怀安县三孔桥铁矿恢复治理设计.docx
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怀安县三孔桥铁矿恢复治理设计
怀安县三孔桥铁矿
矿山地质环境治理恢复工程(一期)
施工设计
二〇一六年七月
前言
0-1任务由来
自2000年以来,由于国内经济建设需要大量的铁矿矿产资源,使得该区域矿山建设和开发有了迅速的发展。
矿业经济为当地经济社会发展做出了重要贡献,同时多年开采也产生了占用破坏土地资源、生态景观破坏、矿山地质灾害及环境污染等一系列矿山地质环境问题,严重影响矿区周围人的居住环境、交通及人文社会环境的可持续发展。
特别是京-包铁路沿途的矿山环境现状不协调、反差大,影响了当地对外形象。
怀安县三孔桥铁矿的开采活动对矿区内土地资源、地形地貌景观及脆弱的植被资源环境造成了较严重破坏,对京包铁路北侧自然景观造成了不利影响。
为最大限度地恢复和改善矿山地质环境、生态环境。
0-2设计编制的依据
0-2-1法律法规依据
1、《地质灾害防治条例》(国务院令394号);
2、国务院《关于全面整顿和规范矿产资源开发秩序的通知》(国发[2005])28号);
3、《关于加强地质灾害危险性评估工作的通知》(国土资发〔2004〕69号);
4、《矿山地质环境保护规定》国土资源部令第44号;
5、《国土资源部办公厅关于做好矿山地质环境保护与恢复治理方案编制审查及有关工作的通知》(国土资厅发[2009]61号);
6、《河北省地质环境管理条例》(河北省人大常委会第15号公告);
7、关于印发《河北省绿色矿山建设实施方案》的通知(冀国土资环字[2003]32号);
8、关于进一步落实《河北省绿色矿山建设实施方案》的通知(冀国土资矿字[2003]302号);
9、《河北省矿山生态环境恢复治理保证金管理暂行办法》(冀国土资发[2006]15号);
10、《张家口市国土资源局关于矿山地质环境保护与恢复治理方案编制审查及有关工作的通知》(张国土资字[2011]54号);
11、《张家口市国土资源局关于落实<张家口市矿山地质环境治理恢复保证金管理暂时办法>的通知》(张国土资字[2013]103号)。
12、《张家口市国土资源局关于落实矿山地质环境保护与治理恢复方案与设计编制有关问题的通知》(张国土资字[2014]82号)。
13、张家口市国土资源局关于矿山地质环境保护与治理恢复方案编制审查及有关工的通知。
0-2-2规范与技术资料依据
1、《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》(中华人民共和国地质矿产行业标准DZ/T0223-2011);
2、《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2013);
3、《造林技术规程》(GB/T15776—2006);
4、《营造林总体设计规程》(GB/T15782—2009);
5、《岩土工程勘察规范》(修订版)(GB50021—2010);
6、《土地利用现状分类》(GB/T21010—2007);
7、《土地复垦技术标准(试行)》(UDC-TD);
8、《开发建设项目水土保持方案技术规范》(GB50433-2008);
9、《矿区水文地质工程地质勘探规范》(GB/T12719);
10、《怀安县三孔桥铁矿矿山环境保护与治理恢复方案》(2011年1月);
0-3设计编制的目的
为促进张家口市矿山地质环境的健康发展,实现“边开采、边保护、边治理”的原则,使矿山企业在方案期内分阶段落实方案确定的矿山地质环境治理恢复工程,细化矿山地质环境治理恢复内容,并使之能够真正落实,特编制本设计。
0-4工作方法及完成的工作量
2016年5月25日接受委托后,我单位即着手开展施工设计的野外勘查工作,组织有关工程技术人员于2016年6月1日到达现场,进行现场勘查。
勘查主要工作为工程测量、工程地质测绘和山地工程等,内容包括:
地形图平面测量、勘探点定位测量、等山地工程。
野外工作于2016年6月15日结束。
本次勘查工作完成的工作量主要见下表0-1。
表0-1一期治理勘查工作量表
序号
勘查技术手段
布设部位
主要目的
完成工作量
单位
数量
1
地形图修测1:
1000
矿区及影响区
测绘勘查工作区因矿业活动改变的地形图,为一期设计提供基础图件
Km²
0.5623
2
地形图实测1:
500
拟治理部位
进行工程设计
Km²
0.1060
3
剖面测量1:
500
拟治理区
绘制勘查工作区较大比例尺地形图剖面(主要是废石堆),为一期设计提供基础图件
条/m
9/640.71
2
水工环地质调查1:
1000
矿区及影响区
调查矿区及影响区水工环地质条件,分析其对治理工程可能的影响,为设计工程提供基础资料
Km²/点
0.5623
3
影像调查
方案评估区及周围
为工程设计提供影像资料
张
50
4
水工环调查
方案评估区及周围
环境地质点9个,岩性分层点4个
个
13
在设计编制前,广泛的收集了当地基础、规划资料和矿区资料,主要成果见表0-2。
2016年6月20日成室内资料整理、设计编写、内审及复制装订工作。
表0-2治理设计收集资料表
序号
名称
提交单位
提交时间
1
河北省、北京市、天津市区域地质志
河北省地质局区测大队
1989年
2
张家口坝下地区1/10万水文工程环境地质普查报告
河北水文工程地质勘察院
1995年
3
张家口市矿山地质环境保护与治理规划(2011-2015)
张家口市国土资源局
2012年8月
4
怀安县三孔桥铁矿矿山地质环境保护与治理恢复方案
河北地矿建设工程集团张家口公司
2011年5月
5
怀安县三孔桥铁矿详查地质报告
河北地勘局第三地质大队
2008年
第一章矿山基本情况
1-1矿山地理位置和社会经济概况
1-1-1矿山地理位置
怀安县三孔桥铁矿区位于怀安县柴沟堡镇三道台村西南约2.5km处,隶属于怀安县柴沟堡镇管辖,系民营企业性质。
矿区东部2km有柴-后(柴沟堡-后所堡)公路通过,矿区南部1.5km有京包铁路通过,距西湾堡火车站6.0km,有便道直达矿区,交通较为方便(见图1-1交通位置图)。
该矿山为张家口市国土资源局2011年8月颁发采矿许可证,采矿证号:
*021********,采矿权人为北京保然矿产资源有限公司,有效期限截止至2016年10月24日,矿区中心地理坐标为:
东经114°24′00″,北纬40°37′00″,矿区面积0.6016km2,设计地下开采,开采深度1100m-910m。
矿区范围拐点坐标为(表1-1)
表1-1矿区范围拐点坐标一览表
编号
西安80坐标
北京54坐标
X
Y
X
Y
1
4498455.438
38533582.978
4498500
38533650
2
4498692.438
38534586.978
4498737
38534654
3
4498585.438
38534832.978
4498630
38534900
4
4498255.438
38534832.978
4498300
38534900
5
4497955.438
38533582.978
4498000
38533650
矿区附近无相近采矿权。
1-1-2矿区周围社会经济概况
矿区地处偏僻的山区,周围工矿企业较少,主要为荒山或坡地,附近经济活动以农业为主,矿区周围居民经济收入以农业为主。
作物种类以玉米、马铃薯、谷子、大豆等为主,人均收入较低,属经济欠发达区。
矿业活动的发展对当地的经济发展有着积极的推动作用。
1-2矿山开采历史与现状
1-2-1矿山开采历史
矿山经探矿后于2011年转为开采矿山,矿山设计为地下开采,平硐-盲斜井开拓。
自2011年以来因市场价格因素,矿山一直未进行地下开采生产,无地下采矿工程分布,经调查核实目前矿区范围内露天剥岩工程无序分布,地面植被生态破坏严重,水土流失现象严重。
1-2-1矿山资源概况
三孔桥铁矿前期详查区内共有FeⅠ、FeⅡ、FeⅢ和FeⅣ四个含铁矿层。
在批准的矿区范围内有FeⅡ和FeⅣ两个矿层,通过详查地质工作,求得了FeⅡ和FeⅣ号矿层资源储量,保有资源储量(332+333+334?
)98.9万t。
生产规模为5.0万t/a,服务年限为14.12年。
第二章矿山地质环境条件
2-1自然地理
2-1-1气象
矿区处于寒温带干旱-半干旱大陆性季风气候区。
一年四季多风少雨,气温低,温差大。
夏季炎热短促,东南风较多;冬季寒冷漫长,西北风盛行。
全年降水较少,蒸发量大;年平均气温7.2℃,一月份平均气温-10.8℃,7月份平均气温22.2℃。
年总平均降水量为364.1mm,蒸发量为1713.4mm。
蒸发量约为降水量的4.7倍。
降水多集中在夏末秋初,7-9月份降水量占全年70%以上,单过程最大降水量47.9mm,最大冻土深度1.4m左右。
无霜期130天左右。
2-1-2水文
本区属海河流域永定河水系。
在其东部和南部约2km处有南洋河由西南经水闸屯向北流,在柴沟堡东附近与西洋河、东洋河汇合成洋河,洋河与桑干河一起汇入永定河入官厅水库。
南洋河柴沟堡水文站2010-2015年观测,年径流量0.2156×108m3。
矿区内无常年性河流,暴雨时有暂时性洪水。
2-1-3矿区土壤和植被条件
区内大部为变质岩裸露区。
土壤大部分为残坡积土,土壤层主要以含角砾粉质粘土为主,黄褐色和灰褐色,结构松散,大孔隙,含植物根茎,厚度0.2-0.5m,零星发育分布于缓坡和沟谷坡脚低洼处。
该矿区地势北高南低,自然植被覆盖率很低。
区内山坡向阳坡面一侧由于风蚀和温差作用较强,山体凸出部位水涵养极差,岩石表面土壤层不发育,植被稀疏;山体背阴面或低凹处有零星小灌木和杂草生长分布。
天然耐旱耐寒草本植物有荠菜、蒲公英、苍耳、土麻黄、白茅、马兰、蒺藜等生长较普遍,裸岩区裂隙和薄层残积土土壤层中均有生长;野生沙榆、沙棘类灌木等主要生长发育在山体缓坡坡面及低洼处;乔木类植物主要为杨树和松树,多为人工栽培,杨树零星生长分布于沟顶黄土斜坡上,高度一般3-5m,松树为近期矿山绿化渣堆种植,生长较差。
2-2地形地貌
矿区地处冀西北山区洋河山间盆地盆缘西南部山区次一级小盆地的北缘山区,区域海拔高度790-1135m,属侵蚀构造低中山区。
矿区范围内海拔高度在900.0-1045.0m,相对高差约145m,矿区内地形坡度约为15-25°。
区内大部分基岩裸露,局部零星为第四系所覆盖。
即矿区地形较复杂,地貌类型单一。
2-3地层岩性
矿区内除局部地段表层为第四系人工堆积和残积土外,出露的地层主要有太古界桑干河群瓦窑口组二段(ArsW2)变质岩地层,出露地层单一。
现自上而下由新到老叙述如下:
1、第四系全新统人工堆积(Q4ml):
主要为近期露天开采铁矿产生的废渣、废石、矿渣堆积,沉积物颗粒以碎石、角砾及少部分块石为主,充填物以粉土及砂土,松散-稍密状,无固结、无分选、无级配,岩性为中风化状片麻岩类,透水性较强且不均匀,多以不规则台体或锥体形态沿矿层露天采区无序堆积于沟谷顶部、自然坡面及采区平台上,规模大小不一,高低不一,其坡面粗糙,干旱期由于风的吹扬作用细粒土易悬浮于空气中形成污染,雨季堆积体内细粒物质易发生迁移造成水土流失和边坡失稳,人工堆积物密实度和色调与周围自然环境堆积物密实度和色调反差大。
2、第四系上更新统坡洪积堆积(Q3dl+pl):
分布于矿区南部外围黄土状斜地地带,表面呈波状起伏,岩性为粉质粘土与碎石土互层等,厚度几米至几十米。
3、第四系上更新统残坡积物堆积(Q3el+dl):
沉积物以碎石混粉土或粉质粘土的混合土为主,混合结构,稍密状,固结性较差,透水性较好,透水不含水。
分布于矿区内沟谷坡脚低洼地带。
4、太古界桑干群瓦窑口组片麻岩(ArsW2):
(1)天然状态下为强风化状,岩性由灰色中厚层块状细粒紫苏麻粒岩、含紫苏麻粒岩、角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩夹磁铁石英岩组成,大面积裸露于矿区及周围,风化裂隙发育,渗透性较好,对大气降水有暂时性迳流、存储作用,裂隙张开性较好,一般发育深度10-15m,有构造破坏时深度可达20-30m。
(2)人工剥蚀条件下的露采区为中风化状,主要出露岩性为灰黄色中厚层块状角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩夹磁铁石英岩,裂隙张开性较差,渗透性差,采区陡坡面色调与自然裸岩区色调反差较大,沿矿体出露带形成一个蛇形“白茬”面。
2-4矿床地质特征
矿体顶底板围岩为角闪斜长片麻岩,与矿体为整合接触关系。
二者界线明显。
矿体中常有夹层出现,一般岩性多为含紫苏麻粒岩或黑云斜长片麻岩。
岩石呈层状产出,厚度不等。
夹层出现在矿层下部和矿层中部,矿体与夹层的接触面上往往有绿泥石化现象。
矿体与夹层界线清晰,易剥离。
2-5地质构造
据京津冀构造单元分区图,矿区所处的大地构造单元为中朝准地台(Ⅰ2)之山西台背斜(Ⅱ22)的怀安复背斜(Ⅳ25)东部,尚义-赤城东-西向深大断裂南约36km处。
矿区内断裂构造较为发育,主要有北西、北东两组、规模较大的有F1、F2、F3三条,现将各断层特征叙述如下:
F1:
出露分布于矿区西北部外侧部,呈北东-南西走向,断层长1350m,破碎带宽20-30m,破碎带由构造角砾岩组成,高岭土化强烈,断距约50m左右。
根据矿层出露情况判断该断层应为一条斜角不大的走向正断层,产状133°∠58°。
F2:
出露分布于矿区西南部,呈北西-南东走向,断层长900m,破碎带宽30m,破碎带由构造角砾岩组成,岩石破碎结构明显,高岭土化强烈。
该断裂基本横切磁铁矿层,并使该断层西部下盘上升,东部上盘下降,为一正断层,断距约90m,断层产状52°∠66°。
该断层对矿体有破坏作用。
F3:
出露分布于矿区东部,呈北东-南西向展布。
断层长925m,破碎带宽20m,构造带具张扭性结构,破碎带结构明显,高岭土化较强,具有平推正断层特点,下盘向南西、上盘向北东推移,平推距离约250m,断距110m,产状129°∠78°为矿区内规模较大的断裂之一。
该断层对矿层有破坏作用。
其他规模较小断裂构造在矿区内比较发育,对矿层有破坏作用,但错动不大,均为上述三条较大断裂派生次级断层。
另外,地层节理裂隙发育,通常切穿矿体,使得矿体略有错动。
统计表明,较为发育的一组近垂直节理走向呈300°-310°,产状210°∠83-86°,裂隙产状175°∠32°,115°∠60°;其次为130°-140°方向,其产状分别为226°∠67°,近南北向不甚发育,产状340-350°∠70-80°。
节理裂隙面平滑整齐,它们互相穿插不分先后,表明同为后期小断裂构造作用形成,对矿体破坏不大。
矿区内岩浆岩不甚发育,除有小规模辉绿岩脉、伟晶岩脉等沿裂隙充填外,未见其他侵入体发育。
矿区地质构造条件中等。
2-6水文地质条件
矿区地处地表分水岭部位,是区域地下水的补给区,地下水主要接受大气降水的补给,赋存于太古界桑干群片麻岩强风化裂隙和构造裂隙带中,在地形相对低洼处或构造破碎带部位富集形成脉状裂隙水,在适合部位出露地表形成侵蚀下降泉水,泉水流量0.1-0.3L/s。
现状条件下每年雨季后在人工露天采坑揭露的中风化层顶部形成季节性“积水潭”,水面面积20-150m2、水深小于1m的,“高悬”于矿区内。
松散沉积物及山体凸出部位风化裂隙层多为透水不含水层。
矿区位置较高,海拔标高最高达1152m,矿体最低采掘标高952.15m,处于当地侵蚀基准面(矿区东侧的南洋何,标高790m)以上地段。
矿区水文地质条件简单。
2-7工程地质条件
矿区内主要为太古界变质岩类角闪斜长片麻岩建造,两个探明储量的磁铁矿矿层与围岩产状一致,倾向北西,平均倾角19°-25°。
人工露天揭露断面显示:
出露矿体及顶板围岩片麻岩主要位于近分水岭部位,风化深度较大,强风化带厚度一般15-20m,有断裂构造破坏的地方裂隙发育深度可达30-40m,裂隙发育,岩石破碎,稳定性差;矿层以下渐变为中风化层,裂隙宽度小、贯通性一般,为镶嵌-铰合结构,岩石较破碎,单轴干抗压强度40-80MPa,软化系数0.7-0.8,揭露陡坡断面常见有小规模层间滑动及裂隙存在。
边坡岩体类型为Ⅳ类,高度一般在小于8m和8-15m两个高度段,局部有15-30m高度段陡坡,露天开采掌子面坡面倾向大部分倾向东南和南,局部倾向西南或西,与主要岩石结构面倾向相反,因此,采区岩坡大部分直立稳定性一般,局部欠稳定。
矿区内有三条较大的张扭性断层,对岩石稳固性存在一定影响。
综上所述,工程地质条件中等。
2-8人类工程活动
矿区南界距南部最近的居民点2000m左右,距京-包铁路线及柴沟堡-天镇公路1000m,铁路及公路沿线为杨树构成的绿化带。
南部外围到山前坡脚多为黄土状粘性土构成的荒山荒坡,无耕地,无自然保护区,无旅游区和水源地等。
人类工程活动主要为露天矿山采矿工程,所产生的不良工程地质现象有:
人工剥岩形成陡峭岩坡,矿区中段、西南部露采掌子面顶端有崩塌潜在隐患,其它局部存在零星掉块可能性,顶部自然斜坡地带有零散碎石顺坡堆积或转石分布,采矿产生的废渣堆堆积杂乱无序、地形起伏大、大孔隙、松散,不仅占压荒地破坏植被,且易产生水土流失。
人类工程活动中等。
第三章矿山地质环境保护与恢复治理方案概述
3-1矿山地质环境问题
3-1-1现状矿山地质环境问题
1、方案现状评估分区
矿山目前有露天采场、堆渣、工业场地及矿区道路。
根据河北地矿建设于2011年5月编制的《怀安县三孔桥铁矿矿山地质环境保护与治理恢复方案》(在本报告中,自此以后采用“《方案》”一词时,均代表2011年5月的该报告),现状评估将评估区分为三个区(原文):
(1)对地质环境影响严重区(Ⅰ区):
露天采场和废石堆范围,对矿山地质环境影响严重,对水资源、水环境影响轻,采场边坡基本稳定,地质灾害危险性小;
(2)对地质环境影响较严重区(II区):
矿山道路对矿山地质环境影响较严重,对水资源、水环境影响较轻,地质灾害不发育,危险性小;
(3)对地质环境影响较轻(Ⅲ区):
主要指Ⅰ、II区以外的矿区范围,现状条件下处于天然状态,对地质环境影响较轻,地质灾害不发育,危险性小。
2、矿山现状
怀安县三孔桥铁矿前期经历了约6年探矿活动,在当时的矿产品市场经济状况下,露头矿体基本已被露采完,矿业活动使区内沿FeⅡ和FeⅣ矿体出露部位形成高度不等的采矿剥岩掌子面,分布趋势为北东-南西走向,并沿掌子面临空一侧形成多处高低不平、规模大小不一的不规则采坑、平台及渣堆,构成一带状人工剥蚀-堆积区,造成大面积土地资源浪费,原有的地貌景观及生态环境都受到破坏,对京包铁路沿线的视觉景观造成较严重破坏。
经本次勘查现场调查核实:
受国内钢铁市场的影响,矿山2012年以来未开展地下采矿工程,现状地质环境问题与2011年5月所编制方案时调查的现状地质环境问题基本一致,但未出现地下采空区引发的的地面塌陷问题,只是露天采场面积、运矿道路面积、废石场面积比编制方案时有所扩大。
(见表3-1)
表3-1现状地质环境问题说明表
工程类型
本次勘查面积(m²)
影响破坏与治理分区
地下开采采空区影响范围
矿山未进行地下采矿工程,未形成采空区。
严重/重点防治区
前期探矿露天采场
一号采场
占地面积1648m²(全部位于矿区外),开采标高为999m~979m,坡度32°~60°。
二号采场
占地面积2109m²(位于矿区内),开采标高为999m~968m,坡度40°~73°。
三号采场
占地面积3966m²(位于矿区内),开采标高为990m~956m,坡度41°~66°。
四号采场
占地面积4920m²(位于矿区内),开采标高为975m~934m,坡度41°~71°。
五号采场
占地面积5212m²(位于矿区内),开采标高为1025m~999m,坡度60°~71°。
六号采场
占地面积14523m²(位于矿区内),开采标高为1025m~968m,坡度61°~72°。
七号采场
占地面积869m²(位于矿区内),开采标高为1025m~1018m,坡度59°~72°。
八号采场
占地面积4914m²,开采标高为1035m~1012m,坡度61°~72°(其中矿区外面积3548m²)。
九号采场
占地面积8303m²(位于矿区内),开采标高为1025m~983m,坡度35°~72°。
废石堆及渣坡
1号渣堆
紧邻一号采场南侧(全部位于矿区外),坡度40°左右,占地面积888m²,最大堆积高度为6m,堆积量约3819m³。
2号渣堆
紧邻东工业广场东南侧(1/10位于矿区外),占地面积为5950m²,坡度37°~35°,最大堆积厚度约15m,堆积量约为49170m³。
3号渣堆
位于三号采场北侧,占地面积3102m²,坡度30°~40°,最大堆积厚度8m,堆积量约8522m³
4号渣堆
位于三号采场东南侧,占地面积475m²,坡度32°~39°,最大堆积厚度12m,堆积量约1900m³
5号渣堆
紧邻三号采场东南侧,占地面积482m²,坡度31°~37°,最大堆积厚度5m,堆积量约482m³
6号渣堆
位于三号采场南侧(1/3位于矿区外),占地面积3599m²,坡度24°~37°,最大堆积厚度5m,堆积量约5998m³
7号渣堆
位于四号采场南侧(4/5位于矿区外),占地面积20815m²,坡度32°~41°,最大堆积厚度15m,堆积量约166520m³
8号渣堆
紧邻四号采场南侧,占地面积5066m²,坡度32°~38°,最大堆积厚度16m,堆积量约40528m³
9号渣堆
位于四号采场西南侧(1/3位于矿区外),占地面积4846m²,坡度32°~38°,最大堆积厚度5m,堆积量约12115m³
10号渣堆
位于六号采场东侧,占地面积2050m²,坡度32°~45°,最大堆积厚度7m,堆积量约14175m³
11号渣堆
位于南工业广场南侧(位于矿区外),占地面积4973,坡度32°~36°,最大堆积厚度15m,堆积量约26268m³
12号渣堆
位于六号采场南侧(1/3位于矿区外),占地面积11251m²,坡度27°~38°,最大堆积厚度9m,堆积量约30059m³(矿区外占地4772m²,堆积量为10029m³)。
13号渣堆
紧邻六号采场南侧,占地面积4023m²,坡度27°~38°,最大堆积厚度10m,堆积量约28161m³
14号渣堆
位于六号采场西南侧,占地面积7049m²,坡度29°~38°,最大堆积厚度15m,堆积量约70492m³
15号渣堆
紧邻5号采场南侧,占地面积为1471m²,坡度30°~38°,最大堆积厚度约15m,堆积量约为49170m³。
1号渣坡
位于6号渣坡南侧(位于矿区外),占地面积1781m²,坡度38°左右,最大堆积厚度约1.5m,堆积量约为1781m³。
2号渣坡
位于南工业广场东侧(4/5位于矿区外),占地面积2527m²,坡度30°左右,最大堆积厚度约2m,堆积量约为3032m³。
3号渣坡
位于11号渣堆西北侧(1/2位于矿区外),占地面积1979m²,坡度32°左右,最大堆积厚度约1.5m,堆积量约为2000m³。
4号渣坡
位于七号采场东侧,占地面积2102m²,坡度35°左右,最大堆积厚度2m,堆积量约为2150m³。
5号渣坡
位于北工业场地东侧,占地面积6163m²,坡度34°左右,最大堆积厚度2m,堆积量约为8000m³。
工业场地
场地内主要是破碎设备、临时钢板房及临时堆料场总占地面积为12066m²,其中东工业场地占地面积4761m²,北工业场地占地面积26
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