基于FMEA的煤礦通風系統評價研究

王海青

(內蒙古同煤鄂爾多斯礦業投資有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000)

基于FMEA的煤礦通風系統評價研究

王海青

(內蒙古同煤鄂爾多斯礦業投資有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000)

隨著開采深度的加深，井下通風環境也變得十分復雜，對其穩定性和可靠性的分析研究非常有必要。介紹了FMEA方法在煤礦通風系統中的應用，從FMEA分析的結果來看，按故障嚴重程度(S)分析，主扇故障屬于Ⅰ類程度，按照RPN排序分析，排在前3位的是風流紊亂、有毒有害氣體突出和監控不當。根據FMEA分析方法的結果，從加強通風管理、通風質量管理和通風設備維檢管理3個方面提出了相應措施。通過對FMEA在煤礦通風系統應用的初步研究，結果表明，FMEA方法在煤礦通風系統中的應用具有一定的可行性。

FMEA分析法；煤礦；通風系統；評測分析

在煤炭生產過程中，通風系統不僅給井下工作場所提供新鮮的風流，確保礦工的正常呼吸需求，同時稀釋或者排出有毒有害氣體、粉塵，因此，通風系統的好壞會對安全、經濟、開采效率等產生非常重大的影響。

在煤炭的開采過程中，經常會遇到瓦斯突出、煤層自燃、有毒有害氣體產生等意外情況，如果這些意外不能及時排除會給煤礦安全生產帶來非常大的不利影響，因此，各大企業和科研機構都對煤礦通風系統進行了大量的研究，也取得了很多成果。但是，煤礦通風系統仍然不是非常穩定、完善，還會出現風流短路、漏風、存在通風死角等問題。而且隨著開采深度的逐漸加深，井下通風環境也變得十分復雜：通風設施多、通風設備多、管理困難。所以，對煤礦通風系統的研究仍要繼續發展和創新下去。

在安全分析方法中，故障模式和影響分析法是一種很常見的手段，能夠通過分析故障模式和類型進行系統可靠性分析。

1 FMEA分析法介紹

1.1 FMEA概述

FMEA(Failure Mode and Effects Analysis)，故障模式和影響分析。其主要內容就是找出系統中存在的可能故障因素以及因素的狀態，研究每個因素對系統的影響程度，從而得到整個系統的可靠性分析結果，并根據這個結果制定針對性的措施或者為排除故障提供依據，以此提高系統穩定性、安全性和可靠性。

1.2 FMEA分析步驟

FMEA分析法的主要步驟流程圖見圖1. 下面對其進行簡單的介紹。

圖1 FMEA分析法主要步驟流程圖

1) 明確分析范圍。在一個完整的體系中，系統往往是非常全面、復雜的。那么首先要明確需要進行FMEA分析的部分。主要的依據是系統中局部的復雜性、重要度以及費用預算等。

2) 明確分析任務。確定了分析范圍之后，要了解分析范圍內系統的主要任務以及其所處的具體工況，以現場為依據進一步明確任務。

3) 明確故障判據。明確系統的正常運行狀態和故障狀態，一般從聲音、溫度、振動等方面入手。

4) 明確故障類型。就是從功能、生產要素、工藝流程等多個方面分析可能出現的故障模式。

5) 明確影響程度。明確故障類型后，要分析這些故障的影響程度，并根據不同影響程度進行分類和排序。嚴重程度定義見表1. 在計算中，Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類分別對應數值為3，2，1.

表1 嚴重程度定義表

6) 明確故障原因。分析導致故障的原因，并對故障發生的可能性進行定義。發生概率定義見表2.

7) 明確發現能力。指發現故障的難易程度，或者針對特定故障是否具有固定的檢測確定辦法。其難易程度按從難到易取值范圍0～1.

表2 故障影響概率取值范圍表

8)RPN最終風險評估。是對系統風險性的綜合評定。該參數將故障的嚴重度、發生度和探測度進行綜合的計算。其計算方法見式(1)：

RPN=S×O×D

(1)

其中，S是指嚴重程度；O是指發生概率；D是指發現故障原因的難易程度。

9) 制定措施。通過風險評估，總結系統中的薄弱環節和缺陷，提出改進系統可靠性的措施，提高系統可靠性。

2 基于FMEA的通風系統評價研究

2.1 技術方法

根據FMEA分析法的基本原理和要求，對礦井通風系統進行分析，通過對各類影響因素的分析和判定，計算RPN值確定風險大小，將分析結果填表分析，表格見表3.

表3 通風系統FMEA評價表

2.2 評測分析

從表3可以看出：

1) 按故障嚴重程度(S)分析，主扇故障屬于Ⅰ類程度，一旦發生會給通風系統造成極大危害，因此，在實際中必須加強對主扇監控、檢測與維護。

2) 按照RPN排序分析，排在前3位的是風流紊亂、有毒有害氣體突出和監控不當，這幾種故障類型的發現和處理其實并不復雜，通過加強巡檢，及時進行資料的總結和處理就能獲得極大的改善。因此，在實際中必須加強監控和監控反饋。

3 安全技術措施

3.1 加強通風監控管理

1) 加強通風集中監控，做到準確及時掌握井下通風情況，提高通風可靠性，降低人工巡查力度和勞動強度，改善煤礦現代化、信息化進程。

2) 配備專業的通風監察人員。在掌握井下通風情況的同時，能夠及時應對出現的問題，根據生產情況的變化調整通風系統以及系統監控。

3) 加強定期檢查與測定。要對井下風量、風速、通風阻力等進行定期檢測，掌握風阻分布的資料，確定通風情況是否滿足生產需求，風量分配是否滿足用風地點需求，以及各項通風指標是否滿足各項安全規定。

4) 準確繪制通風系統圖。根據井下通風網絡變化及時填寫通風報表，并分析網絡變化可能帶來的后果，盡早制定應急措施。

3.2 加強通風質量管理

要根據季節的變化和風流質量情況，控制風流污染現象，可以通過調整灑水頻次，對主要巷道加強灑水降塵工作。同時，要對作業地點嚴格要求，必須符合作業規程，加強局部通風，降低粉塵對風流的污染。

3.3 加強通風設備的維檢管理

根據現場情況，對于主扇葉片和電機等問題及時處理，對出現腐蝕、銹蝕、潤滑下降等問題要及時更換相關附件，還要按規定定期檢修和維護通風設備、設施，確保通風系統正常運行。提高通風能力和穩定性。

4 結束語

1) 本文介紹了FMEA方法在煤礦通風系統中的應用，通過對煤礦通風系統存在的一些故障模式進行分析，從FMEA分析的結果來看，按故障嚴重程度(S)分析，主扇故障屬于Ⅰ類程度，一旦發生會給通風系統造成極大危害；按照RPN排序分析，排在前3位的是風流紊亂、有毒有害氣體突出和監控不當，在實際中必須加強監控和監控反饋。

2) 根據FMEA分析方法的結果，提出了相應的措施，要從監控、人員配備、定期檢查、填寫報表等方面加強通風管理；還要加強通風質量管理和通風設備維檢管理。

3) 本文只是對FMEA在煤礦通風系統應用的初步研究，對于故障類型的判定、指標的確定還存在不足和缺漏。但是研究表明，FMEA方法在煤礦通風系統中的應用具有一定的可行性。

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[3] 葛紅兵,程 剛,成鈺龍.電牽引采煤機調高液壓系統的FMECA研究[J].液壓與氣動,2012(8):123-124.

Study on Evaluation of Ventilation System of Coal Mine Based on FMEA

WANG Haiqing

With the deepening of mining depth, underground ventilation environment has become more and more complex, so it is very necessary to give in depth analysis on its stability and reliability . The paper introduces the application of FMEA method in coal mine ventilation system, based on FMEA method, the leading ventilation fan failure belongs to class A among other kind of failures. According to the RPN sorting analysis, the top 3 are the wind flow turbulence, toxic and harmful gases outburst and monitoring dysfunction. Based on the results of FMEA analysis, the paper puts forward corresponding measures from the aspects of strengthening ventilation management, ventilation quality management and maintenance management of ventilation equipment. The preliminary study on application of FMEA in coal mine ventilation system shows that the FMEA method is workable in coal mine ventilation system.

FMEA analytical approach; Coal mine; Ventilation system; Evaluation analysis

2016-08-17

王海青(1988—)，男，內蒙古赤峰人，2011年畢業于安徽理工大學，助理工程師，主要從事煤礦通風安全方面的技術與管理工作

(E-mail)gswsy82@163.com

TD72

B

1672-0652(2016)10-0016-03