届毕业生028邵天鹏 毕业设计.docx

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届毕业生028邵天鹏毕业设计

毕业设计(论文)

(说明书)

 

题目:

平煤股份十矿戊一采区初步设计

姓名:

邵天鹏

学号:

20112004028

 

平顶山工业职业技术学院

2014年5月8日

平顶山工业职业技术学院

毕业设计(论文)任务书

姓名邵天鹏

专业班级煤矿开采11级3班

任务下达日期2014年2月18日

设计(论文)开始日期2014年2月25日

设计(论文)完成日期2014年4月30日

设计(论文)题目:

平煤股份十矿戊一采区初步设计

 

指导教师王培强

院(部)主任

2014年5月8日

平顶山工业职业技术学院

毕业设计(论文)答辩委员会记录

资源开发学院煤矿开采专业,学生邵天鹏于

2014年6月5日进行了毕业设计(论文)答辩。

设计题目:

平煤股份十矿戊一采区初步设计

专题(论文)题目:

平煤股份十矿戊一采区初步设计

指导老师:

王培强

答辩委员会根据学生提交的毕业设计(论文)材料,根据学生答辩情况,经答辩委员会讨论评定,给予学生毕业设计(论文)成绩为。

答辩委员会人,出席人

答辩委员会主任(签字):

答辩委员会副主任(签字):

答辩委员会委员:

,,,

,,,。

平顶山工业职业技术学院

毕业设计(论文)评语

第页

共页

学生姓名:

邵天鹏专业班级煤矿开采3班年级11级

毕业设计(论文)题目:

平煤股份十矿戊一采区初步设计

评阅人:

指导教师:

王培强(签字)2014年6月5日

成绩:

系(科)主任:

(签字)2014年6月5日

毕业设计(论文)及答辩评语:

摘要

安全是人类生存发展过程中探索的永恒的主题。

煤矿安全历来是世界各产煤国极为关注的问题。

我国是以煤炭为主要能源的产煤大国,党和国家一直对煤矿安全生产十分重视,特别是近年来,在“安全第一、预防为主、综合治理、总体推进”重要思想的指导下,实行安全生产专业管理与业务保安相结合,使安全工作逐步走上了规范化、法制化的轨道,并通过大力提高安全技术装备水平,改善安全生产条件,坚持装备、管理和培训并重的原则,扭转了安全生产大起大落的被动局面。

国有各重点煤矿的安全生产达了新的水平,百万吨死亡率已接近国际发达国家的水平,安全生产呈现好转局面针对目前国内煤矿生产安全问题,从更新现有的老化机电设备、改进生产技术、实现机电现代化生产的角度,阐述煤矿机械设备集成创新、加快煤矿机械电子发展、改进煤机企业机床设备、煤矿机械设备引进等观点,提出一些新见解和主张。

煤矿机械具有复杂工作环境的特殊性,对其机电设备的改进,实行现代化生产技术,开展现代化的企业管理,可以提高生产安全性、可靠性,减轻体力劳动,减少伤亡事故,对保证安全生产有重要的现实意义和指导作用。

关键词:

集成创新;煤矿机械;采掘机。

 

 

第1章矿井概况

1.1 矿井基本概况

一、交通位置

平煤十矿位于河南省平顶山市东部,距平顶山市区中心约5km,东与十二矿相邻,西与一矿相邻。

十矿工业广场有矿区专用铁路与国铁京广线、焦支线相连接,国铁京广线、焦支线分别通过矿区东部和西部,孟庙铁路线通过平顶山市与京广线、焦支线相连接;东距京广线孟庙火车站70km,西距焦支线宝丰火车站28km。

矿区专用铁路线与孟宝线平顶山东站相接。

公路以平顶山市为枢纽,有柏油公路通向附近各县市,东与四通八达的许南公路相连,交通便利。

二、地形地势

井田的东南部为开阔的冲积~洪积平原,西北部为砂岩组成的高山,山脊平缓,山坡陡峭,约为30°,向南逐步过渡到平原。

地势是西北高,东南低。

西北部有平顶山,北部为马棚山,山的相对标高为+360m~+460m,平原一般+80~+100m。

三、气象、地震

1、气象

根据平顶山历年的气象资料,本区属大陆性半干燥湿度不足带,年平均降雨794.6mm,年最大降雨量为1323.6mm,雨季一般集中在7~9月份。

历年平均蒸发量为2269.2mm年最大蒸发量2825mm,蒸发量大于降雨量。

年平均气温为15℃,最高气温42.3℃,最低气温-15℃。

常年风向多为北西和北东,以北西风的风速最大,为24m/s;最大积雪厚度为16cm,冻土最深22cm。

2、地震

平顶山位于许昌~淮南震带的南缘。

据国家地震烈度区域划分的意见,本区为VI级地震列度区。

根据历史记载,公元前519年到公元1942年的2461年间,许昌地区共发生地震约84次,河南省有史以来的8次大地震中,7次对本区有较大破坏。

1556年1月大地震时,临汝、宝丰、郏县等地的地震列度为6度。

本地区地震频繁,说明新构造活动强烈。

本设计地震列度暂按6度考虑。

四、矿区水源、电源

1、水源条件

地下水有寒武系灰岩含水层,太原组下段灰岩含水层,己17煤底板灰岩含水层,己15煤顶板砂岩含水层,戊9-10煤顶板砂岩含水层,均可矿井供水水源。

在工业广场己建一座水处理厂,处理后作为生产、生活用水。

(2)、电源条件

矿区电源主要来自平顶山市电业局所辖的贾庄、肖营和孙岭变电站的110Kv和35Kv系统以及平煤集团公司所辖的谢庄110Kv变电站。

十矿现有变电所(地面)两座,其中一座位于南院工业场地内,称院内6Kv变电所,另一座位于北翼风井工业场地内,称北翼风井6Kv变电所。

矿井电源取自于北翼风井工业场地内的月台35Kv变电站之6Kv母线。

月台变电所现有两台主变,容量为2×1250KVA,电压等级为35/6Kv,正常情况下两台主变同时分列运行。

月台站35Kv主送电源取自贾庄220kv站,备用电源取自焦庄(平八矿西风井)35kv站,当主送线路故障时,备用电源可通过装置自动投入。

五、地层

平顶山煤田属华北地层区豫西分区渑池~确山小区。

依据地表出露与钻探揭露,井田内地层层序自上而下为:

寒武纪张夏组、固山组;石炭系太原组;二叠系山西组;第三、四系。

明显的从海相沉积通过海陆交互相沉积,逐渐变为陆向沉积。

其中石炭系太原组、二叠系山西组、石盒子组为含煤地层,含煤地层总厚度近800m。

地层由老到新为:

1、寒武系上统崮山组:

钻孔揭露厚度大于50m,为灰~深灰色厚层状白云质灰岩,具不明显的细鲵状结构。

2、石炭系上统太原组:

厚47~80m,平均66.28m,为含煤地层第一含煤段,第界以底部铝土泥岩与下伏地层呈平行假整合接触。

顶界止于本组L11灰岩顶面或泥灰岩之上黑色海相泥岩之顶。

由煤层、灰岩、砂质泥岩及砂岩组成。

3、二叠系下统山西组:

厚80~119m,平均93.70m,山西组与下伏太原组地层连续沉积,为石炭二叠系含煤层段。

由深灰到黑色粉砂岩和泥岩、砂质泥岩及细~中粗石英砂岩和煤层等组成。

含煤3~5层。

本井田范围内己15、己16-17较稳定。

4、二叠系下统石盒子组:

依据岩性组合及含煤特征分为三、四、五煤段。

1)三煤段(戊组):

厚约121~160m,平均142.11m,戊8、戊10煤普遍沉积发育,为主要可采煤层。

本段底界为砂锅窑砂岩,一般为15m左右。

2)四煤段(丁组):

厚16~94m,平均75.23m,含煤3~9层,本井田以丁6为本区主要可采煤层,丁5局部可采。

3)五煤段(丙组):

厚70.5~110.5m,平均91.33m,含煤2~5层,其中丙3稳定。

5、二叠系上统石盒子组:

下起田家沟砂岩底界,上至平顶山砂岩底界。

该组厚246~370m,平均316.29m,由浅灰色中、细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及薄煤组成。

含煤而属不可采之列。

6、第四系:

厚度0~370m,由暗黄色、棕黄色粘土、砂质粘土、含砂质粘土及砾石组成。

与下伏地层不整合接触。

六、煤层、煤质

1、煤层

井田内有3个煤系地层:

上部为二叠系上石盒子组,含丁、戊两组可采煤层;中部为下二叠系山西组,含己组煤;下部为石炭系太原群,含庚组煤。

十矿三水平主要可采煤层为丁5、丁6、戊9、戊10、戊11,己15-16、己17,各主要可采煤层、煤组分述如下:

1)丁煤组:

该组煤层属二叠系下石盒子组丁煤层,可采煤层为丁5,丁6煤层。

煤层底板标高为-520~-750m,丁5、丁6煤层结构稳定,被十矿称为“四煤三矸”结构。

丁5煤层正常厚度1.15m,丁6煤层正常厚度1.4m,三水平范围内,丁5、丁6煤层赋存不稳定,仅局部可采。

中西部丁5煤层小于0.8m,为丁5不可采区;西北部及中东部丁6煤层小于0.8m,为丁6不可采区。

丁5煤层、丁6煤层可采区位于丁组煤层中部,丁5、丁6煤层其中间为泥岩,其上、下岩性具有对称特点,煤层直接顶底板均为砂质泥岩,老顶、老底均为砂岩。

2)戊煤组:

属二叠系下石盒子组,上距丁组煤60~80m,下距己煤组160~180m。

包括戊8、戊9、戊10、戊11、戊12、戊13,可采煤层为戊9、戊10、戊11。

可采戊组煤层上距丁6煤层90m左右,在三水平内戊8,戊12,戊13不可采。

戊9煤层由东南向西北逐渐变薄,绝大多数厚度在1.35m左右,仅在西北隅煤厚小于0.8m,为戊9煤层不可采区。

戊10煤层是主要的开采煤层,煤厚在1.8~2.9m之间,一般煤厚为2.5m左右,与戊9煤相似,由东南向西北逐渐变薄。

戊11煤层仅西南角局部可采,煤厚1.3~1.7m,因本煤层富含夹矸,煤质欠佳,沉积不稳定,为非主采煤层。

戊8与戊9之间有两层夹矸,夹矸间有一煤线(0.1~0.2m),戊9与戊10间泥岩为4~9m,由东向西逐渐变厚,戊10煤层中间含一层夹矸,夹矸厚度多在0.3m左右,仅个别地方达0.7m,将戊10煤层分为上戊10和下戊10。

戊10与戊11间泥岩沉积不稳定在1~7m之间,戊8直接顶为致密泥岩,水平层理发育,厚0.8~1.0m,向上为0.8~1.0m的砂质泥岩,再向上为夹硅质岩的砂质泥岩,厚约6~8m,戊11底板为砂质泥岩偶夹透镜状砂岩,含菱铁矿薄层及结核。

3)己煤组:

该煤组属二叠系山西组,下距石炭系太原组顶部灰岩8~20m,上距己组顶板砂岩10~20m,与戊组煤间距180m左右。

本煤组包括己14,己15,己16,己17四个煤层,己14不可采,己15,己16,己17为主要可采煤层。

在三水平范围内,己15,己16煤层在25勘探线以东合层,煤厚在3.5m左右,局部可达4.5m,在25勘探线以西,己15煤厚1.86~2.55m,多数为2.0m左右,由东南向西北逐渐变薄,己16煤厚0.95~1.15m,己17煤层厚度1.8~2.7m,多数2.2m左右,己15与己16夹矸厚度0.3~2.3m,遇水易膨胀,由东向西逐渐增厚,己16与己17夹矸0.3~0.7m,己15直接顶为砂质泥岩含砂质条带,向上有时沉积有条带状砂岩,6m左右夹碣色油质光泽泥岩,8~10m为0.4m左右的己14煤。

其上为己组顶板砂岩,此顶板砂岩为砂岩群,厚度巨大,岩石层面夹炭质薄膜及白云母,己17底板一般情况下为含白云母砂质泥岩,厚10m左右。

十矿三水平处于李口向斜轴南翼,故煤层倾角变化较大,丁组煤层倾角3°~19°戊组煤层倾角0°~13°,己组煤层倾角6°~15°。

2、煤质

井田可采煤层煤类为气煤、1/3焦煤、肥煤和焦煤、可供动力用和炼焦用煤。

丁5煤层为富灰、1/3焦煤,丁6煤层为中灰、1/3焦煤。

戊8煤层为富灰、1/3焦煤、肥煤,戊9-10煤层为中灰、1/3焦煤,其共同为低硫、磷,具中等发热量、极难选的煤类,宜作动力用煤。

己15、己16、己17煤层煤质较好,为低灰~中灰,特低硫、磷,具高发热量、可选优质肥、焦煤,是优质的冶金用煤。

表1-1煤质特征表

煤层

名称

(%)

挥发分

(%)

水分

(%)

S

(%)

发热量

(KJ/kg)

工业

牌号

丁5

31.00

34.95

1.17

0.35

22.13

1/3JM

丁6

22.16

34.43

1.40

0.36

26.67

1/3JM

戊8

27.11

34.40

1.17

0.34

24.23

FM~1/3JM

戊9-10

25.06

33.97

1.16

0.34

26.86

1/3JM

己15

18.70

27.03

0.90

0.49

28.14

FM~1/3JM

己16-17

13.84

30.51

0.89

0.44

30.95

1/3JM

可采煤层特征表表1-2-2

煤层名称

煤层厚度

(m)

倾角

(度)

稳定性

硬度

夹矸

(厚m)

层间距

(m)

容重

(t/m3)

顶板岩性

底板岩性

丁5

0.55~1.85

1.0

6~17

稳定局部可采

中硬

少数1层炭质泥岩

10

深灰色泥岩、砂质泥岩

深灰色泥岩

丁6

1.09~3.64

2.01

6~17

稳定

偶含1~4层0~0.26m炭质泥岩

80

深色泥岩、砂质泥岩

深灰色泥岩,炭质泥岩

戊8

0.55~1.85

1.93

6~17

稳定

含矸1层0.05~0.3m泥岩

0.6~18.5

深灰色砂质泥岩,泥岩

深灰色泥岩

戊9

0.38~3.81

1.37

6~17

稳定

0.6~16

砂质泥岩,泥岩

泥岩

戊10

0.7~4.15

2.42

6~17

稳定

中硬

0~8.76

致密泥岩

深灰根土泥岩

戊9-10

5.81~7.70

6.23

6~17

稳定

中硬

157

泥岩,砂质泥岩,砂岩

灰色泥岩,砂质泥岩

己15

0.55~1.85

1.40

6~17

稳定

中硬

1.9~10

泥岩,砂质泥岩,细砂岩

灰色粒土泥岩

己16

0.75~4.84

1.26

6~17

稳定

0.6~9.0

深灰色砂质泥岩

深灰根土泥岩

己17

0.8~2.56

1.26

6~17

稳定

含矸1层0.05~0.6m泥岩

1.4

炭质泥岩

深灰色砂质泥岩

1.1.7开采技术条件

(1)、煤层顶底板

煤层顶底板岩由为砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩互层组合,煤组煤层直接顶板大多数为砂质泥岩或泥岩,老顶一般为砂岩,少有伪顶,伪顶岩性为炭质泥岩。

各煤层均以砂质泥岩及泥岩为直接底板,靠东部个别煤层直接底板有粉砂岩及砂岩。

除己15煤层底板遇水膨胀外,其它煤层一般不底鼓,易管理。

据钻空岩芯物理力学试验结果表明,其砂岩的抗压强度平均5749.7×104Pa、粉砂岩为4704×104Pa、砂质泥岩为3941.6×104Pa及泥岩为4385.5×104Pa,各类岩石抗压强度平均2940×104Pa,属中等稳定顶板范畴。

(2)、瓦斯

该矿自1964年投产以来,通过历年的瓦斯鉴定,丁组组煤的相对瓦斯涌出量一般为3~5m3/t.d。

戊组煤的相对瓦斯涌出量为7~10m3/t.d,随着开采深度的增加,瓦斯涌出量也随之增加,最高达14~15m3/t.d。

1981年以前矿井定为二级瓦斯矿井,1981年以后矿井定为高瓦斯矿井。

根据平十矿煤十字(91)202号文《关于1991年度瓦斯等级鉴定的报告》提供全矿瓦斯相对瓦斯涌出量为9.0m3/t.d,北翼中区和戊本采区最大瓦斯涌出量分别为13m3/t.d和10m3/t.d,故矿井定为高瓦斯矿井。

在生产过程中,自1988年4月至1990年9月,-320m水平戊组煤层掘进面先后发生4次煤与瓦斯突出,经煤科院重庆分院鉴定,平顶山矿务局以(1991)平煤397号文件《关于十矿审报突出矿井报告的批复》,确定十矿戊9-10煤层为突出煤层,矿井为突出矿井。

(3)、煤尘

各煤层均有煤尘爆炸危险性,戊组煤层煤尘爆炸指数为33.46~38.43%,己组煤层煤尘爆炸指数为24~38.02%。

(4)、煤的自燃:

各煤层均有自燃发火倾向,自然发火期为3~6个月。

(5)、地温

十矿第一水平因生产水平较浅,井下温度夏季在22℃左右,冬季在18℃左右。

根据地质部门提供资料,平顶山矿区恒温带的深度为25m,温度为17.2℃,十矿地区的地温梯度为3.2℃/100m。

按上述资料推算。

十矿一水平地温为24℃,-320m水平的地温为30℃,-600m水平的地温为38.3℃,由此可见,随着开采的增加,深度地温问题应引起重视。

1.1.8储量及生产能力

(1)、井田境界

十矿三水平位于十矿井田北部,深部(北部)边界为李口向斜轴,东部戊组煤层边界为21勘探线东500m,东部己组煤层边界为23勘探线东500m,西部戊组、己组边界为26勘探线,浅部(南部)丁组、戊组、己组分别接二水平下部边界。

(2)、储量

据平煤集团公司〈关于对十矿三水平地质说明书的批复〉,十矿三水平地质储量为10045.1万t,其中丁组:

1110万t,戊组:

3964..5万t,己组:

4970.6万t。

工业储量9821.43万t,可采储量7921.5万t。

(详细见储量汇总表)

(3)、矿井设计生产能力与服务年限

矿井设计工作制度:

矿井年工作日300d,每天三班作业,两班采煤,一班准备。

每天净提升时间14h。

矿井生产能力:

矿井设计生产能力取决于地质条件、煤层开采技术条件、地质储量等综合因素。

三水平设计生产能力2.4Mt/a。

戊组煤1.2Mt/a,己组煤1.2Mt/a。

储量汇总表单位:

万吨

煤层

工业储量

A+B

可采储量

合计

己15-16

1444.7

1444.7

1083.5

己17

1666.0

1637.9

1492.9

己16

601.4

464.3

511.1

己15

1054.6

809.2

843.7

戊11

356.3

356.3

285.1

戊10

2370.3

2070.3

1896.3

戊9

1018.1

1018.1

865.5

丁5

528.5

528.5

449.1

丁6

581.5

518.5

494.3

合计

9821.4

6777.5

7921.5

7921.5

三水平服务年限:

T=ZK/(AK)

T——水平服务年限,a

ZK——可采储量,t

A——年产量,t/a

K——储量备用系数,取1.3

T=ZK/AK=7921.5/(240×1.3)=25a

(4)、井筒

三水平进风井:

井筒净直径φ6.5m,井口标高+186m,井底水平标高-517m,井深1050m,担负三水平的进风。

内设梯子间作为安全出口。

三水平回风井:

筒净直径φ6.0m,浇注砼支护,井口标高+186m,井底水平标高-360m,井深500m,主要为三水平回风用。

1.1.9井田开拓方式

、开拓方式

矿井以一对立井进行开拓,目前有两个水平,一水平标高-140m,下山开采,二水平标高-320m,上下山开采。

通过改扩建,技改,增加了北翼进风井和北翼回风井,大皮带斜井等并建立了北翼工广,实现了丁、戊组煤分采分运,系统更加合理。

2002年10月一水平生产结束,目前生产采区全部集中在二水平。

大巷布置方式:

南翼为集中石门,分组大巷;北翼为集中大巷,分组石门。

十矿三水平利用现有的戊组中区三条下山,己组三条下山向下延深四条下山至李口向斜轴,轨道下山顶板布置,倾角110,皮带下山,专用回风下山布置在煤层顶板灰岩中,另一条回风下山沿煤层布置。

戊组采区,己组采区均为双翼工作面,在24-11孔附近打一回风立井,井筒直径φ6m至戊组煤层顶板,井深500m;在井田北翼打一进风井,位于井田深部(李口向斜轴南翼),井筒打至己组煤层顶板。

戊组采区与井筒通过联络巷相连,井底设井底车场,兼顾后期开发李口向斜北翼作副井之用。

井筒直径φ6.5m,井筒深1050m,联络巷长250m。

、采区布置及主要设备

根据开拓方式,十矿三水平划分戊组、己组两个采区,每个采区布置一个回采工作面、一个抽放备用面保证矿井的设计生产能力。

戊组煤层工作面装备ZY3200-17/37支撑掩护式液压支架管理顶板,MG-200/475w型采煤机割煤,工作面铺设SGZ-764/400w型可弯曲刮板运输机运煤,运输顺槽设有SZZ-764/160型转载机,LSP-1000型破碎机和DSP1063/1000可伸缩带式输送机运输煤炭。

已组煤层工作面装备ZY400-17/37支撑掩护式液压支架管理顶板,SGD-764型采煤机割煤,工作面铺设SGZ-764/160型可弯曲刮板运输机运煤,运输顺槽设有SZZ-764/160型转载机,LSP-1000型破碎机和DSP1063/1000可伸缩带式输送机运输煤炭。

第2章采区基本条件

2.1 采区煤层条件

2.1.1采区位置

十矿三水平位于十矿井田北部,深部(北部)边界为李口向斜轴,东部戊组煤层边界为21勘探线东500m,西部戊组边界为26勘探线,浅部(南部)戊组接二水平下部边界。

2.1.2采区储量

据平煤集团公司〈关于对十矿三水平地质说明书的批复〉,十矿三水平地质储量为10045.1万t,其中丁组:

1110万t,戊组:

3964..5万吨,己组:

4970.6万t。

工业储量9821.43万t,可采储量7921.5万t。

2.1.3采区生产能力及服务年限

(1)、矿井工作制度

依据矿井设计规范,设计矿井年工作日330d,每天三班作业,两班采煤,一班准备,每天净提升时间16h。

(2)、采区设计生产能力

根据矿井资源及本身开采技术条件,结合平煤集团长远发展整体规划,三水平设计生产能力2.4Mt/a。

戊组煤1.2Mt/a,己组煤1.2Mt/a。

(3)、采区服务年限

矿井三水平戊组工业储量3744.7万t,可采储量3046.9万t,采用1.3的储量系数,则三水平戊组采区的服务年限为:

T=Z/(A×K)=3046.9/(120×1.3)≈19.5(a)

式中:

T—采区服务年限,a;

Z—采区内戊组煤可采储量,万t;

A—采区年设计能力,万t/a;

K—备用系数,取1.3。

2.1.4采区地质构造

平顶山矿区位于平顶山煤田东段,主体构造为一枢纽向北西倾伏的宽缓向斜构造-李口向斜。

十矿矿区的主体构造为一宽缓的复式向斜,即李口向斜,并伴生着一些一级的背斜和向斜。

十矿位于李口向斜南翼,处于、二级构造郭庄背斜和牛庄向斜上。

十矿三水平位于李口向斜南翼、郭庄背斜北翼。

根据矿区实际开采情况和地质报告,三水平戊组采区地质构造简单,褶曲、断层不发育。

2.1.5采区开采技术条件

(1)、煤层赋存条件

十矿三水平处于李口向斜轴南翼,故煤层倾角变化较大,丁组煤层倾角3°~19°,戊组煤层倾角0°~13°,己组煤层倾角6°~15°。

戊煤组:

属二叠系下石盒子组,上距丁组煤60~80m,下距己煤组160~180m。

包括戊8、戊9、戊10、戊11、戊12、戊13,可采煤层为戊9、戊10、戊11。

可采戊组煤层上距丁6煤层90m左右,在三水平内戊8,戊12,戊13不可采。

戊9煤层由东南向西北逐渐变薄,绝大多数厚度在1.35m左右,仅在西北隅煤厚小于0.8m,为戊9煤层不可采区。

戊10煤层是主要的开采煤层,煤厚在1.8~2.9m之间,一般煤厚为2.5m左右,与戊

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