医学矿井所心脏结构小涌水量矿井排水系统创新设计

矿井所心脏结构小涌水量矿井排水系统创新设计仿心脏结构排水系统创新设计

矿井所QC小组煤炭工业济南设计研究院有限公司2010年3月1.小组注册登记表:小组名称采矿QC小组成立时间1997年5月注册时间1997年5月注册编号QC－239活动课题仿心脏结构排水系统创新设计年度课题编号QCC2009-1活动周期1年活动次数有记录的活动9次TQC教育50小时/年小组类型创新型一.小组概况2.小组成员表一.小组概况序号姓名年龄性别学历职称小组分工1宋国忠29男本科助理工程师组长2彭雷祥34男本科工程师与现场协调3郭宝德42男本科高级工程师技术指导4朱志强27男硕士助理工程师水泵选型5高雷30男本科助理工程师具体工作6安昌辉29男硕士助理工程师具体工作7刘德利28男硕士助理工程师具体工作3.历年课题完成情况一.小组概况序号年度课题获奖情况12008极薄煤层螺旋钻开采的

设计优化国家优秀成果22007协庄矿井水处理硐室设计优化国家优秀成果32006特殊煤层条件下井底车场优化设计省级优秀成果一等奖42005软岩条件下主排水泵房设计型式的优化国家级优秀成果奖52004唐口矿井采区巷道布置优化获省级优秀成果二等奖1、根据地质报告，王楼煤矿首采区涌水量小，预计矿井涌水量为40m3/h（较小一般100m3/h以上）。

2、根据临沂矿业集团公司和王楼矿井筹建处要求，矿井建设工期非常紧张，剩余工程应尽量缩短工期。

3、我们设计的矿井地质报告预计的涌水量较小的矿井很多，优化小涌水量排水系统对这些矿井都有利。

所以确定课题：小涌水量矿井排水系统设计P.计划阶段P1.选择课题很急，很重要!

设计一种适合小涌水量矿井的工程量小、施工难度低、可调节范围大的排水系统。

将目标值设定为缩短巷道工程量150m。

P.计划阶段P2.设定目标P.计划阶段P3.提出方案方案一：一般方案按照《煤矿安全规程》第二百八十条的要求，主要水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。传统的排水系统采用内外环水仓+卧式水泵房+管子道的布置形式。

传统的排水系统布置方式对大涌水量矿井较为实用。但是，对于涌水量小的矿井和采区的排水系统，存在硐室施工难度大、位置不灵活、工程量大、施工工期长、设备投资高、维护费用高等问题。序号工程名称长度掘进体积一主排水泵房及通道

1泵房4019522配水井8.44118.33吸水井21.280.64配水巷35.8149.25壁龛9.491.96密闭门硐室3.541.17通道25265

小计143.342698.1二管子道

1管子道30324三水仓及通道

1斜巷25.9196.82水仓2001800合计

399.245018.9

根据设定目标，小组成员对原有排水系统进行优化设计，尽量缩短水仓长度。但为防止两条相邻巷道应力集中，间距应保持在20m以上，优化后，无法达到目标要求。方案二：优化方案

传统设计无法完成目标任务，小组成员分头查阅资料，多次开会讨论，突破思维定势，采用头脑风暴法，提出多种方案进行对比分析、论证，最后根据心脏生理结构特点提出了新型“仿心脏结构排水系统”。方案三：创新方案心脏为人和脊椎动物器官之一。是循环系统中的动力。人的心脏如本人的拳头，外形像桃子，主要由心肌构成，有左心房、左心室、右心房、右心室四个腔。左右心房之间和左右心室之间均由间隔隔开，故互不相通，心房与心室之间有瓣膜，这些瓣膜使血液只能由心房流入心室，而不能倒流。

心脏的作用是推动血液流动，井下排水系统的功能于此类似。方案三：创新方案仿心脏结构排水系统设计特点：1、两环水仓共用一条巷道，中间以薄墙分隔。仿心脏两心房紧密布置并且相互独立。2、两水仓下面分别设吸水井，满足潜水泵吸水高度，减少水仓清理次数。仿心脏心房、心室相互连通，由心房流向心室。3、吸水井内设潜水泵将水仓水排出。仿心脏心房收缩向外泵血。方案三：创新方案图中，1左吸水井，2右吸水井，3薄墙，4左水仓，5右水仓，6上部巷道。方案三：创新方案从图中可以看出优点一：水仓容量可调节范围很大：需要加大时，向右上增加巷道长度；需要减少时，左下缩短巷道长度。P4：确定最佳方案

优点二：采用吊挂潜水泵，水泵房工程量省，图中红色部分。工程量比较见下表。优点三：没有配水巷，施工容易。优点四：不需要设专门管子道走副井，排水系统布置更灵活。P4：确定最佳方案序号工程名称方案一方案二方案三长度掘进体积长度掘进体积长度掘进体积一主排水泵房及通道1泵房401952401952002配水井8.4118.38.4118.3003吸水井21.280.621.280.61213.24配水巷35.8149.235.8149.2005壁龛9.491.99.491.9548.96密闭门硐室3.541.13.541.1007通道252652526500小计143.342698.1143.342698.11762.1二管子道1管子道303243032400三水仓及通道1斜巷25.9196.825.9196.819.8150.42水仓2001800126113441.3371.7合计399.25018.9325.24352.978.1584.2节省74666.03214435综上所述，方案三具有工程量省、可调节范围大、施工容易、布置灵活等优点，所以确定方案三为最佳方案。P4：确定最佳方案P5：制定对策根据确定的最佳方案，我们制定了实施流程图：小组讨论方案实施没有问题有问题有问题确定最佳方案绘制施工图没有问题效果检查序号步骤目标措施负责人1绘制施工图绘制最佳方案的详细施工图安排专人绘制宋国忠2小组讨论防止出现较大疏漏发现可能存在的问题，发现不足及时修改施工图彭雷祥3方案实施确保方案切实可行指导现场按设计图纸实施，发现问题现场处理宋国忠朱志强P5：制定对策对策实施表：D.实施阶段PDCA循环进入到最重要的实施阶段，QC小组成员在组长的统一协调下，按照对策表具体实施，保持高度的工作效率。D1

绘制施工图由宋国忠负责按照讨论的方案细化施工图，做出排水系统的平面、剖面、断面图计算工程量，期间有问题随时组织讨论。D2

小组讨论

小组成员对绘制好的施工图集中讨论，发现其中存在的问题，并提出解决的办法，经过讨论，共提出以下几条意见：1、排水系统应有一定的抗灾能力，防止类似心脏病问题的发生。设计进一步优化水泵布置，在左右水仓内各增设一台潜水泵。两台泵同时使用，排水能力增加一倍；增加临时排水管路后，可左右水仓内的4台潜水泵同时使用，排水能力达到平常的4倍，足以保证矿井排水安全。见下图2、吸水井深度较大，应改为楔形断面，有利于施工。3、吸水井内应安装爬梯，方便检修设备和清理淤积的煤泥。4、水仓宽度应满足矿车清理要求，以备生产使用过程中清理淤积的煤泥时使用。设计结合上述意见对施工图进一步修改完善，出蓝图到施工现场。

D.实施阶段扩大排水能力更容易排水能力强：两台泵同时使用，排水能力增加一倍；增加临时排水管路后，可再增加两台潜水泵，排水能力达到平常的4倍，足以保证矿井排水安全。D3

方案实施

为保证本创新设计的顺利实施，主要设计人员到工地施工交底，保证施工单位安全领会设计意图，掌握施工关键。并有专人保施工，发现问题随时解决。施工中现场发现2个问题：1、吸水井处巷道与上部巷道贯通，总体墙高较大，应加强支护，以保证施工安全。2、左右水仓间的隔墙既可以是混凝土墙，也可以是砖混结构，还可以做成玻璃钢结构。为加快施工，降低成本，现场采用砖混结构，隔墙两面用混凝土抹面，防止漏水。上述问题都在施工过程中得到及时解决。D.实施阶段1、王楼煤矿一年的生产实践证明，仿心脏结构排水系统具有建设工程量小、扩容能力大、安全可靠等优点，完成了原定设计目标。2、排水系统实际节省巷道工程量321.14m，由于设计创新，目标超额完成。C.目标检查目标值：150m实际值：321.14m

C2

经济效益1、经过创新设计，王楼煤矿一采区排水系统减少工程量321.14m，减少初期投资218.37万元，创造了良好的经济效益。2、排水系统比原计划提前32天形成，为矿井为矿井早验收、早投产打下坚实的基础。C3

社会效益1、该项设计对同类型的小涌水量矿井(枣庄红庙矿井、山西小梁沟、山西北辛窑、山西上深涧等)有很高的借鉴价值。2、我们重视创新设计，为王楼煤矿节省了投资、缩短了工期早，受到业主的好评，为我公司设计增光添彩。C.检查阶段A1

巩固措施1、QC小组成员已将将本次活动成果整理成文件，供相关设计人员学习。2、该项设计对同类型的小涌水量矿井(枣庄红庙矿井、山西小梁沟、北辛窑、上深涧等)有很高的借鉴价值，下一步做施工图时可有条件的采用。3、该项设计已申请国家专利，专利号ZL201020015173.8A.处理阶段A.处理阶段A2

总结及今后打算在仿心脏结