基于FMEA的煤矿通风系统评价研究

王海青

(内蒙古同煤鄂尔多斯矿业投资有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000)

基于FMEA的煤矿通风系统评价研究

王海青

(内蒙古同煤鄂尔多斯矿业投资有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000)

随着开采深度的加深，井下通风环境也变得十分复杂，对其稳定性和可靠性的分析研究非常有必要。介绍了FMEA方法在煤矿通风系统中的应用，从FMEA分析的结果来看，按故障严重程度(S)分析，主扇故障属于Ⅰ类程度，按照RPN排序分析，排在前3位的是风流紊乱、有毒有害气体突出和监控不当。根据FMEA分析方法的结果，从加强通风管理、通风质量管理和通风设备维检管理3个方面提出了相应措施。通过对FMEA在煤矿通风系统应用的初步研究，结果表明，FMEA方法在煤矿通风系统中的应用具有一定的可行性。

FMEA分析法；煤矿；通风系统；评测分析

在煤炭生产过程中，通风系统不仅给井下工作场所提供新鲜的风流，确保矿工的正常呼吸需求，同时稀释或者排出有毒有害气体、粉尘，因此，通风系统的好坏会对安全、经济、开采效率等产生非常重大的影响。

在煤炭的开采过程中，经常会遇到瓦斯突出、煤层自燃、有毒有害气体产生等意外情况，如果这些意外不能及时排除会给煤矿安全生产带来非常大的不利影响，因此，各大企业和科研机构都对煤矿通风系统进行了大量的研究，也取得了很多成果。但是，煤矿通风系统仍然不是非常稳定、完善，还会出现风流短路、漏风、存在通风死角等问题。而且随着开采深度的逐渐加深，井下通风环境也变得十分复杂：通风设施多、通风设备多、管理困难。所以，对煤矿通风系统的研究仍要继续发展和创新下去。

在安全分析方法中，故障模式和影响分析法是一种很常见的手段，能够通过分析故障模式和类型进行系统可靠性分析。

1 FMEA分析法介绍

1.1 FMEA概述

FMEA(Failure Mode and Effects Analysis)，故障模式和影响分析。其主要内容就是找出系统中存在的可能故障因素以及因素的状态，研究每个因素对系统的影响程度，从而得到整个系统的可靠性分析结果，并根据这个结果制定针对性的措施或者为排除故障提供依据，以此提高系统稳定性、安全性和可靠性。

1.2 FMEA分析步骤

FMEA分析法的主要步骤流程图见图1. 下面对其进行简单的介绍。

图1 FMEA分析法主要步骤流程图

1) 明确分析范围。在一个完整的体系中，系统往往是非常全面、复杂的。那么首先要明确需要进行FMEA分析的部分。主要的依据是系统中局部的复杂性、重要度以及费用预算等。

2) 明确分析任务。确定了分析范围之后，要了解分析范围内系统的主要任务以及其所处的具体工况，以现场为依据进一步明确任务。

3) 明确故障判据。明确系统的正常运行状态和故障状态，一般从声音、温度、振动等方面入手。

4) 明确故障类型。就是从功能、生产要素、工艺流程等多个方面分析可能出现的故障模式。

5) 明确影响程度。明确故障类型后，要分析这些故障的影响程度，并根据不同影响程度进行分类和排序。严重程度定义见表1. 在计算中，Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类分别对应数值为3，2，1.

表1 严重程度定义表

6) 明确故障原因。分析导致故障的原因，并对故障发生的可能性进行定义。发生概率定义见表2.

7) 明确发现能力。指发现故障的难易程度，或者针对特定故障是否具有固定的检测确定办法。其难易程度按从难到易取值范围0～1.

表2 故障影响概率取值范围表

8)RPN最终风险评估。是对系统风险性的综合评定。该参数将故障的严重度、发生度和探测度进行综合的计算。其计算方法见式(1)：

RPN=S×O×D

(1)

其中，S是指严重程度；O是指发生概率；D是指发现故障原因的难易程度。

9) 制定措施。通过风险评估，总结系统中的薄弱环节和缺陷，提出改进系统可靠性的措施，提高系统可靠性。

2 基于FMEA的通风系统评价研究

2.1 技术方法

根据FMEA分析法的基本原理和要求，对矿井通风系统进行分析，通过对各类影响因素的分析和判定，计算RPN值确定风险大小，将分析结果填表分析，表格见表3.

表3 通风系统FMEA评价表

2.2 评测分析

从表3可以看出：

1) 按故障严重程度(S)分析，主扇故障属于Ⅰ类程度，一旦发生会给通风系统造成极大危害，因此，在实际中必须加强对主扇监控、检测与维护。

2) 按照RPN排序分析，排在前3位的是风流紊乱、有毒有害气体突出和监控不当，这几种故障类型的发现和处理其实并不复杂，通过加强巡检，及时进行资料的总结和处理就能获得极大的改善。因此，在实际中必须加强监控和监控反馈。

3 安全技术措施

3.1 加强通风监控管理

1) 加强通风集中监控，做到准确及时掌握井下通风情况，提高通风可靠性，降低人工巡查力度和劳动强度，改善煤矿现代化、信息化进程。

2) 配备专业的通风监察人员。在掌握井下通风情况的同时，能够及时应对出现的问题，根据生产情况的变化调整通风系统以及系统监控。

3) 加强定期检查与测定。要对井下风量、风速、通风阻力等进行定期检测，掌握风阻分布的资料，确定通风情况是否满足生产需求，风量分配是否满足用风地点需求，以及各项通风指标是否满足各项安全规定。

4) 准确绘制通风系统图。根据井下通风网络变化及时填写通风报表，并分析网络变化可能带来的后果，尽早制定应急措施。

3.2 加强通风质量管理

要根据季节的变化和风流质量情况，控制风流污染现象，可以通过调整洒水频次，对主要巷道加强洒水降尘工作。同时，要对作业地点严格要求，必须符合作业规程，加强局部通风，降低粉尘对风流的污染。

3.3 加强通风设备的维检管理

根据现场情况，对于主扇叶片和电机等问题及时处理，对出现腐蚀、锈蚀、润滑下降等问题要及时更换相关附件，还要按规定定期检修和维护通风设备、设施，确保通风系统正常运行。提高通风能力和稳定性。

4 结束语

1) 本文介绍了FMEA方法在煤矿通风系统中的应用，通过对煤矿通风系统存在的一些故障模式进行分析，从FMEA分析的结果来看，按故障严重程度(S)分析，主扇故障属于Ⅰ类程度，一旦发生会给通风系统造成极大危害；按照RPN排序分析，排在前3位的是风流紊乱、有毒有害气体突出和监控不当，在实际中必须加强监控和监控反馈。

2) 根据FMEA分析方法的结果，提出了相应的措施，要从监控、人员配备、定期检查、填写报表等方面加强通风管理；还要加强通风质量管理和通风设备维检管理。

3) 本文只是对FMEA在煤矿通风系统应用的初步研究，对于故障类型的判定、指标的确定还存在不足和缺漏。但是研究表明，FMEA方法在煤矿通风系统中的应用具有一定的可行性。

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[3] 葛红兵,程 刚,成钰龙.电牵引采煤机调高液压系统的FMECA研究[J].液压与气动,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，内蒙古赤峰人，2011年毕业于安徽理工大学，助理工程师，主要从事煤矿通风安全方面的技术与管理工作

(E-mail)gswsy82@163.com

TD72

B

1672-0652(2016)10-0016-03