精编完整版魏家地煤矿技术改造项目可研报告.docx

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精编完整版魏家地煤矿技术改造项目可研报告

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靖远煤业集团有限责任公司

魏家地煤矿技术改造

可行性研究报告

前言1

第一章矿井概况-3-

第一节矿井基本情况-3-

第二节地质特征-4-

第三节矿井生产现状及主要生产系统-6-

第二章井田开拓-11-

第一节井田境界及储量-11-

第二节矿井设计生产能力及服务年限-12-

第三节产能提升实施步骤-12-

第四节井田开拓-13-

第五节井筒、井底车场及大巷运输23

第三章采区布置与装备25

第一节采煤方法25

第二节采区布置26

第三节采区参数及开拓方式27

第四章采区开拓工程排队37

第一节井巷工程成巷进度指标37

第二节采区开拓工程排队37

第五章采区、工作面接替安排43

第六章地面生产系统47

第一节产品方案47

第二节生产能力47

第三节选煤方法48

第四节地面生产系统工艺流程综述49

第五节地面生产系统工艺布置50

第六节工业场地平面布置51

第七节生产辅助工程52

第八节建筑物与构筑物56

第七章矿井瓦斯灾害防治57

第一节瓦斯抽采57

第二节防突61

第八章存在问题和建议65

前言

一、项目的提出

魏家地煤矿设计生产能力150万t/a，服务年限105年，矿井于1989年12月建成投产，开拓方式为立井单水平分区开拓，井田范围内原划分为17个采区，2008年进行了深部井田采区优化设计，调整后矿井共划分为9个采区，其中东翼5个，西翼3个，北翼1个。

初采采区为西一采区，采煤方法为综采放顶煤一次采全高采煤法。

近年来，魏家地煤矿在“双突”矿井条件下，通过不断地探索与实践，成功应用了综采放顶煤开采技术、煤巷锚网支护技术等先进的主导性采掘技术，攻克了制约矿井生产的主要技术难题，综放单产水平不断提高，矿井生产稳步发展。

特别是2004年以来通过逐年实施安全改造项目，加大生产系统技术改造，不断改善装备条件和安全基础设施，矿井生产能力不断提升，2008年核定生产能力为200万t/a。

根据靖煤集团公司1000万t矿井建设方案，从2010年开始集团公司整体产能将达到1000万t/a以上，但随着红会四矿、宝积山煤矿等矿井相继资源枯竭闭坑，将出现较大的产能缺口。

魏家地煤矿作为公司高产高效骨干型矿井，煤炭资源储量丰富，技术装备条件先进，具有产能提升的潜力和空间。

为了保持靖煤集团公司的健康稳定发展，提高企业市场竞争能力，进一步提升矿井产能是非常必要的。

二、设计依据

1.设计委托书。

2.《煤炭工业矿井设计规范》、《矿井抽采瓦斯工程设计规范》、《防治煤与瓦斯突出规定》。

3.《煤矿安全规程》（2009年版）。

4.兰州煤矿设计研究院1985年3月编制的《甘肃省煤炭工业总公司靖远矿务局魏家地竖井修改初步设计》。

5.《靖远煤业集团有限责任公司1000万t矿井建设方案》。

三、设计指导思想

本次设计的指导思想是：

坚持实事求是、安全高效、规范合理的原则，矿井产能按三年内达到240万t/a、六年内达到300万t/a的总体思路，分步进行实施；从提升、运输、“一通三防”及开拓开采系统等进行综合考虑，合理增加矿井生产区域；优化矿井生产系统，因地制宜地推广应用新技术、新设备、新材料和新工艺，提高矿井安全装备水平，对不能满足矿井规划生产能力要求的设备、设施进行提升改造，实现矿井集约化高效安全生产。

四、设计的主要特点

根据设计委托要求，魏家地煤矿产能提升方案设计具有以下特点：

1.本次设计立足矿井长远发展，依靠科技进步和装备水平的提高，科学合理提升矿井产能。

2.在中后期采区设计时，合理加大采区和工作面几何尺寸，降低万吨掘进率，提高采区和工作面生产能力，减少煤柱损失，也符合采矿技术的发展方向。

3.长征-红会铁路从魏家地煤矿境内通过，横贯井田东西走向的全长，影响范围大。

本次设计不考虑铁路影响，井下不留设铁路保护煤柱，开采后根据地表塌陷情况进行路基整修加固，并依此原则对井田内采区进行重新划分。

4.根据魏家地煤矿瓦斯含量高且突出的特点，在采区、工作面接替时考虑了6个月以上的瓦斯预抽时间。

第一章矿井概况

第一节矿井基本情况

一、交通位置

靖远煤业集团有限责任公司魏家地煤矿位于甘肃省白银市平川区东南约10km，井田东西长约8.5km，南北宽约2.5km，井田面积约21.04km2。

本区交通便利，矿区铁路专用线由此经过在长征站与其接轨。

矿内公路与308省道相连，交通极为便利。

二、地势及地形

地表为沙川、黄土、丘陵、山地。

井田南有红山，标高1730m。

区内无常年流水，在井田中部有党家水沙河和其它沟状沙河，均为季节性河流。

三、气象及地震

本区属大陆性气候，最低气温为-23.8℃，最高气温为37.4℃，平均气温18℃左右。

冰冻期为11月至次年2月，冻结深度0.95m，年平均降雨量为238.2mm，多集中在6-9月份，年蒸发量为1500mm以上。

全年多北风，次为东南风，最大风力可达8级。

根据《中国地震动参数区划图》，本区内地震基本烈度为8度。

四、水源、电源

水源：

黄河供水系统，矿区供水管网已形成；

电源：

矿区35/6kV变电所已建成，矿区供电网络已形成。

五、区内经济及工农业、建材概况

本区经济以农业为主，农产品主要有小麦、谷物，玉米等。

由于干旱多风，产量均较低。

工业方面，靖煤集团公司所属各煤矿以及矿区辅助和附属企业、事业单位等，还有靖远县所属厂矿及定西地区陶瓷厂、煤矿等企业，国家重点建设工程靖远电厂已竣工投入生产，靖远矿区供水工程正常使用，并正在进行扩能改造。

矿区水、电、路、通讯等都已形成系统和综合能力。

主要建筑材料，除钢材外，水泥、砖、砂、石、白灰为当地生产材料，就地均可买到。

第二节地质特征

一、地质构造

（一）褶皱构造

魏家地煤矿井田从西向东由1号背斜、2号向斜、3号背斜及4号向斜组成较宽缓的褶皱构造。

从剖面上看整个井田为一锲形上升的条带状地质体。

1.1号背斜

位于F3断层以北，西起于XⅢ线107号钻孔附近，轴向由S70°E经ⅩⅣ线后急转N60°E，又转为近东西向后在加ⅩⅤ线以西被F46断层切断，延展长度3.5km左右，两翼倾角10～20°，为一宽缓背斜。

2.2号向斜

位于1号背斜的南侧，基本与1号背斜平行，全长5.3km，向斜轴被F3、F48断层切割成不等的三段，两翼倾角10～25°，为一宽缓的向斜。

3.3号背斜

轴向近东西逐渐转为S60°E，并向东继续延伸出井田外，井田内的长度2.2km，两翼倾角11～15°，为一宽缓的背斜。

4.4号向斜

位于3号背斜的南翼，轴向基本与3号背斜轴向平行展布，两翼倾角北缓南陡，北翼11°，南翼25°，井田内的长度1.2km。

（二）断裂构造

断裂构造主要有F1-2断层组、F3断层、F48断层、F46断层等，另外还有F1-2断层的派生斜向小断层F49、F50断层等。

二、地层

井田内中生代地层发育，有白垩系和侏罗系。

白垩系分为上、下白垩统，主要出露于井田西南红山一带。

侏罗系分为上侏罗统和中下侏罗统，主要出露于宝积山向斜北翼和F1-2断层组的西南盘。

中下侏罗统是含煤地层，上三叠统是含煤地层的基底。

井田大部分为第四系黄土所覆盖，基本隐蔽。

三、煤层

魏家地煤矿井田含煤地层为侏罗系，井田内含煤五层，由上至下为未1煤层、1煤层、2煤层、未2煤层及3煤层。

可采煤层为1煤层、2煤层、3煤层。

1煤层较稳定，全区分布，局部不可采，厚度0.23-37.78m，平均13.08m，结构为简单-较复杂，夹矸1-3层，夹矸厚0.2-1.5m，夹矸不稳定，为主要可采煤层；2煤层不稳定，分布在井田中部、零乱不规则，面积小，厚度0.23-14.37m，平均3.84m，结构非常复杂，夹矸1-8层，夹矸厚0.2-0.7m，为局部可采煤层；3煤层比较稳定，厚度0.29-15.03m，平均5.58m，煤层结构简单或较简单，夹矸1-8层，夹矸厚0.2-1.0m，为主要可采煤层。

四、煤质

魏家地煤矿井田内煤的灰分平均为14.58%，挥发分为32.74%，硫分为0.42%，水分为2.76%，发热量平均值为28.25MJ/Kg，比重为1.39t/m3。

属低-中灰、低硫、低-中磷，具有较高发热量的动力用煤，亦可作为气化用煤，煤的工业牌号为弱粘煤及不粘结煤。

五、水文地质

本井田水文地质条件简单，区内无常年性水流和地表水体，主要断层是良好的隔水层，矿井涌水主要来自于富水性极弱的Ⅰ、Ⅱ含水层。

目前矿井涌水量为120.7～145.3m3/h，随着矿井开采规模和范围的扩大，矿井涌水将有增大的趋势。

六、瓦斯、煤尘及煤的自燃性

瓦斯：

煤层瓦斯含量9.22-10.17m3/t，2007年鉴定矿井相对涌出量为13.92m3/t。

1989年12月14日原中国统配煤矿总公司以（89）中煤基字678号文批复该矿为煤与瓦斯突出矿井，1煤层和3煤层为突出煤层。

煤的自燃倾向性：

煤层属自燃煤，自然发火期4-6个月，最短21天。

煤尘爆炸性：

煤尘具有爆炸危险性，爆炸指数为29.25%。

第三节矿井生产现状及主要生产系统

一、矿井生产及接续现状

矿井采用立井开拓方式，共有五条井筒，一对中央主、副立井，一条中央回风立井和一对边界回风斜井，中央回风立井即为北风井，边界回风斜井即为南风井。

生产水平为+1070m，现生产采区为西一采区和西二采区，开拓采区为东一采区。

二、矿井主要生产系统

（一）矿井提升系统

1.主井装备

主井装备一对TDG-16/150×4型4绳16t底卸式箕斗，自重17.8t，担负原煤提升任务，提升机选用德国“GHH”公司生产的4×4多绳摩擦轮提升机，塔式布置。

提升机以直流低速电动机直联方式拖动，配套GLC-8165.79/16型直流电动机，额定功率2100kW，额定转速47.75r/min，电枢电压900V，额定负荷时电动机效率87.3%，电动机采用强迫通风冷却，通风机为LD71/ZE1120R型，配AM250MW-4型，功率为55kW，1475r/min电动机，随主机成套配备。

提升钢丝绳选用德国三角股钢丝绳，直径37.7mm，单重5.15kg/m，抗拉强度180kg/mm2，钢丝绳破断总拉力102600kg。

提升钢丝绳4根；左捻右捻各2根。

尾绳为镀锌扁丝绳，单重10.3kg/mm2，抗拉强度140kg/mm2，共2根。

主绳轮径与导向轮径均为4m。

2.副井装备

副井装备一对1t双层4车4绳罐笼，自重11.191t。

担负人员升降、提升矸石、下放材料和设备等任务。

提升机为洛阳矿山机器厂生产的JKM-2.8/4（Ⅱ）型摩擦轮提升机，塔式布置。

提升机主绳轮径2.8m，导向轮径2.5m，最大静张力30t，最大静张力差9.5t，减速器为ZHD2R-140型，减速比10.5。

配套电动机为YR118/44-8型,630kW，额定转速741r／min，电压6kW，2台。

钢丝绳破断总拉力51300kg。

提升钢丝绳4根；左捻右捻各2根。

尾绳选用6×

（二）井下运输

矿井大巷主运输方式为胶带输送机运输，辅助运输采用8t蓄电池电机车牵引1t固定式矿车运输。

（三）矿井通风

矿井采用中央并列与中央分列混合抽出式通风方式，主、副井进风，北风井和南风井回风。

T0118/49-10型，800kW。

南风井现安装BD-Ⅱ-8-№24弯掠组合正交型隔爆对旋轴流式主通风机，配YBF450S-8型,2×200kW三相异步隔爆电动机，共两台，其中一台工作，一台备用。

（四）矿井排水

现井下使用两个水泵房，即中央水泵房和西一采区水泵房，均设在1070水平。

1.中央水泵房：

中央水泵房设在副井井底车场，安装3台250D60×10型水泵，1台工作，1台备用，1台检修。

配JSQ1512-4型，1050kW,6kV电动机。

两趟排水管路沿副井井筒敷设，管径为φ273×10mm、φ273×7mm无缝钢管，一趟工作，一趟备用。

2.西一采区水泵房：

安装2台6GD-67×9型水泵，配JBD30M2-2型，450kW，6kV电动机。

两趟排水管路为φ219×8，φ219×6mm无缝钢管。

清仓绞车选用JD-11.4型调度绞车，配JBJ-25型，11.4kW，660V电动机。

管路沿南风井敷设到地面。

井下井底水窝排水用2台4DA-8×7型水泵，1台工作，1台备用，配BJQ282-4型，40kW，660V电动机。

（五）矿井压风

矿井地面设有两处压风机站。

副井压风机站设4台5L-40/8型空压机，3台工作，1台备用。

南风井压风机站设3台5L-40/8型空压机，2台工作，1台备用。

（六）黄泥灌浆系统

矿井设有两座地面灌浆站，一座设在南风井广场西南侧，另一座设在北风井东南侧。

南风井灌浆站设有600t灌浆水池和泵房，泵房设有2台125TSW×5型水泵，配55kW电动机，灌浆管路采用φ159×5无缝钢管，经回风斜井入井。

北风井灌浆站设有1200t污水池和泵房，泵房设有2台125TSW×5型水泵，配备55kW电动机。

灌浆管采用φ159×5mm无缝钢管经北风井入井。

（七）注氮系统

地面南风井井口设固定制氮站，安装1台DQ1000Nm3/99型变压吸附制氮机，设计制氮量1000m3/h,氮气由φ159×5mm无缝钢管经南风井入井，然后引入工作面采空区进行注氮。

（八）瓦斯抽采系统

瓦斯抽采泵站设在矿井北部边缘，设SKA-420型水环式真空泵2台，一台运转，电压660/1140V。

其管路系统：

泵房→北风井→1181回风石门→中央一号运输石门→中央二号石门→区段中巷→抽采钻场。

（九）电气

1.电源：

矿井电源取自地方电网黑水110kV变电所。

以两回35kV架空线路向本矿井供电，导线截面为LGJ-120，长度5.3km。

2.供电系统：

在矿井工业广场内设35kV变电所一座，主变压器为两台内及井下6kV设备用电均由35kV变电所配出，变电所安装396台YY6.6-10-1型移相电容器进行无功功率补偿。

3.井下供电：

在1070井底车场设中央变电所，与井下中央水泵房联合布置。

中央变电所安装两台KSJ2-180/6,6/0.69kV型变压器，担负中央水泵房和井底车场全部负荷。

西一采区设两个采区变电所：

一个上部采区变电所和一个下部采区变电所，上部采区变电所内安装两台KSJ2-320/6，6/0.69kV变压器，担负上山绞车和采区上部所有采掘设备负荷。

下部采区变电所内安装三台KSJ2-320/6，6/0.69kV变压器，担负采区下部所有采掘设备负荷。

在中央2号运输石门旁设一充电硐室，担负2.5t蓄电池电机车充电任务。

段母线上分别供电，四回下井电缆全部分列运行。

由中央变电所至充电硐室采用

（十）地面生产系统

煤炭从主井箕斗提出地面，在筛选楼经过三级筛分后，分为两部分：

一部分直接上仓装车，另一部分通过推土机进入储煤场存储。

回煤系统由漏斗、回煤暗道胶带输送机运输回煤。

副井在井口进、出车侧各设两道电动防寒门，在进车侧设两台600mm轨距1t矿车列车推车机。

长材料由罐顶插入，在罐底吊装下井，大件设备亦在罐底吊装入井。

副井系统采用气动集中操作，特殊情况下也可单独操作。

矿井的排矸系统：

工业广场副井口附近建有矸石装车点，井下矸石提升出井后在矸石装车点装汽车。

地面手选矸石也在矸石装车仓装汽车，运输到南风井区填沟排矸。

另外矿井还设有机修厂、设备材料库房、坑木加工厂、煤质化验室等。

第二章井田开拓

第一节井田境界及储量

一、井田境界

魏家地煤矿井田南部边界为煤层与F1-2断层的切割线，北以F46断层与宝积山井田为邻，西以9勘探线与大水头矿分界，东以19勘探线为界。

井田东西长约8.5km，南北宽约2.5km，井田面积约21.04km2。

二、储量

截止2008年末，矿井剩余工业储量26778.6万t，可采储量18576.6万t，详见下表。

表1-3-12008年末矿井储量汇总表单位：

万t

煤层时代

煤层编号

资源储量

备注

地质资源量

工业储量

设计储量

设计

可采储量

中下侏罗统

1煤层

19664.67

18792.27

13172.55

2煤层

1016

971.2

762

3煤层

6097.93

6124.96

4642.05

总计

32658.9

表1-3-22008年末矿井各采区储量构成表单位：

万t

采区名称

工业储量

（万t）

可采储量

（万t）

平均走向长（m）

平均斜长（m）

平均煤厚（m）

采区布置

方式

备注

西一采区

1253

661

1350

900

煤1：

6.3

煤3：

6.7

双翼

2008年

底剩余

西二采区

2077

1558

2200

700

煤1：

4.5

煤3：

5.97

双翼

东一采区

1356

776.7

1020

700

煤1：

14.62

单翼

北一采区

3266

2449.5

1650

1370

煤1：

6.6

煤3：

4.4

双翼

东二采区

5767.6

4325.7

2000

1845

煤1：

12.18

煤3：

1.38

双翼

东三采区

4093.7

3070.3

3200

650

煤1：

9.89

煤3：

1.60

双翼

东四采区

4630.8

3473.1

1940

1700

煤1：

11.05

双翼

西三采区

3196.4

2262.3

2030

1180

煤1：

5.3

煤3：

7.9

双翼

`合计

第二节矿井设计生产能力及服务年限

一、矿井工作制度

矿井设计年工作日为330天，井下一线采用“四六”制作业，井下辅助单位及地面生产单位采用“三八”制作业，每日净提升时间为16小时。

二、矿井设计生产能力及服务年限

根据魏家地煤矿目前生产实际，矿井产能按三年后（2013年）达到240万t/a、六年后（2016年）达到300万t/a进行规划，预计2015年末矿井剩余可采储量17091.6万t，矿井达300万t/a生产能力后，服务年限按下式计算：

式中：

T—矿井服务年限，a；

Z可—预计2015年底矿井剩余可采储量，17091.6万t；

K—储量备用系数，取1.4；

A—矿井设计生产能力，300万t/a；

T=40.7年

第三节产能提升实施步骤

魏家地煤矿设计生产能力为150万t/a，核定生产能力200万t/a，根据矿井生产系统现状、采区巷道布置及井田地质特征，产能提升分两步进行实施，稳步达到最终的规划生产能力。

一期规划生产能力为240万t/a。

在加快接续采区开拓巷道施工进度的基础上，进一步完善井下开拓开采和瓦斯抽采系统，合理提升采煤工作面生产能力，并对主、副提升系统等进行少量的改造后，力争在3年内先期达到240万t/a产能。

与一期规划的实施同步，进行300万t/a产能的相关配套建设与施工，至2016年达到300万t/a的最终生产能力。

第四节井田开拓

一、240万t/a产能井田开拓方式

保持现有矿井开拓方式不变，即利用现有井筒进行全矿井开拓，对主、副井提升系统进行局部改造，使之能够满足矿井生产能力增大后煤炭运输及人员、材料、矸石等辅助提升任务；加快东一采区、北一采区开拓巷道施工，完善与之相配套的主要系统，随着东一、北一采区先后于2011年、2014年投入生产，矿井生产格局完成由“一井两区”经“一井三区”到“一井四区”的稳步过渡，全矿井西一采区、西二采区、东一采区和北一采区四个采区同时生产（2014年）；利用南风井和北风井回风，形成中央并列与中央分列混合抽出式通风系统。

二、300万t/a产能井田开拓方式

通过核算，现有主立井最大提升能力仅为240万t/a，富裕系数很小（仅1.07），要达到300万t/a的规划生产能力，必须改造或配备新的主提升系统。

提出以下三个方案：

方案Ⅰ：

新掘主立井方案

设计新掘一条主立井作为矿井主提升井，独立承担全矿井300万t/a的煤炭提升任务，原主立井、副立井作为辅助提升井兼主要进风井，用以担负人员升降、提升矸石、下放材料和设备等任务。

该方案根据井口位置的不同，提出三个子方案：

方案Ⅰ1：

立井井口位置选择在地面铁路以南250m位置，地面开口标高+1650m，井筒落底标高+990m，井筒长度660m。

将中央一号石门原方位延伸93m后布置主煤仓，煤仓垂深30m，在+1040m标高通过装载胶带输送机巷与箕斗装置硐室连接，装载胶带输送机巷长度44m；西三采区运输大巷通过采区煤仓与主煤仓相接，北一1070运输石门、中央一号石门皮带运出的煤炭直接落入主煤仓；将原中央石门皮带拆除后作为专门的轨道运输巷，用以进风和轨道运输。

地面生产系统原煤筛分与选煤厂结合考虑，流程为：

井下原煤经主井提升→井口箕斗仓→上缓冲仓胶带机→缓冲仓→上准备车间胶带机→准备车间→筛选→50mm以上大块煤→手选胶带机→大块煤煤仓→汽车外运。

→50mm以下的原煤（按照筛分和选煤不同工艺叙述）。

如果进入筛分系统：

50mm以下的原煤→翻板溜槽→原煤二级筛分→分成50～13mm中块煤和13mm以下的沫煤。

50～13mm中块煤→上主厂房中块煤胶带机→翻板溜槽→中块煤上仓胶带机→仓上分级筛→50～25mm中块煤→中块煤配仓胶带机→50～25圆筒仓→装火车外运。

→25～13mm小块煤→小块煤配仓胶带机→25～13圆筒仓→装火车外运。

13mm以下沫煤→上主厂房沫煤胶带机→翻板溜槽→沫煤上仓胶带机→沫煤配仓胶带机→13mm以下沫煤圆筒仓→装火车外运。

如果进入选煤系统：

50mm以下的原煤→翻板溜槽→上主厂房沫煤胶带机→翻板溜槽→进入洗煤厂→精选→50～13mm块精煤。

→13mm以下沫精煤。

50～13mm块精煤→中块煤上仓胶带机→仓上分级筛

→50～25mm中块精煤→中块煤配仓胶带机→50～25圆筒仓→装火车外运。

→25～13mm小块精煤→小块煤配仓胶带机→25～13圆筒仓→装火车外运。

13mm以下沫精煤→沫煤上仓胶带机→沫煤配仓胶带机→13mm以下沫煤圆筒仓→装火车外运。

手选矸石和选煤厂生产矸石均为汽车外运排弃。

储煤和回煤改造原有系统的胶带机可满足要求。

方案Ⅰ2：

立井井口位置选择在地面铁路以南310m位置，井下装载胶带输送机巷长度20m，其它方面同方案Ⅰ1。

地面生产系统原煤筛分与选煤厂结合考虑，流程为：

井下原煤经主井提升→井口箕斗仓→上准备车间胶带机→准备车间→筛选

→50mm以上大块煤→手选胶带机→大块煤煤仓→汽车外运。

→50mm以下的原煤（按照筛分和选煤不同工艺叙述）。

如果进入筛分系统：

50mm以下的原煤→翻板溜槽→原煤二级筛分→分成50～13mm中块煤和13mm以下的沫煤。

50～13mm中块煤→中块煤上仓胶带机→仓上分级筛

→50～25mm中块煤→中块煤配仓胶带机→50～25mm圆筒仓→装火车外运。

→25～13mm小块煤→小块煤配仓胶带机→25～13mm圆筒仓→装火车外运。

13mm以下沫煤→沫煤上仓胶带机→沫煤配仓胶带机→13mm以下沫煤圆筒仓→装火车外运。

如果进入选煤系统：

50mm以下的原煤→翻板溜槽→上缓冲仓胶带机→缓冲仓→上主厂房胶带机→进入洗煤厂→精选→50～13mm块精煤。

→13mm以