基于FMEA的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)研究

王海青

(內(nèi)蒙古同煤鄂爾多斯礦業(yè)投資有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

基于FMEA的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)研究

王海青

(內(nèi)蒙古同煤鄂爾多斯礦業(yè)投資有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

隨著開采深度的加深，井下通風(fēng)環(huán)境也變得十分復(fù)雜，對(duì)其穩(wěn)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(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，從FMEA分析的結(jié)果來看，按故障嚴(yán)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(fēng)流紊亂、有毒有害氣體突出和監(jiān)控不當(dāng)。根據(jù)FMEA分析方法的結(jié)果，從加強(qiáng)通風(fēng)管理、通風(fēng)質(zhì)量管理和通風(fēng)設(shè)備維檢管理3個(gè)方面提出了相應(yīng)措施。通過對(duì)FMEA在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用的初步研究，結(jié)果表明，F(xiàn)MEA方法在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用具有一定的可行性。

FMEA分析法；煤礦；通風(fēng)系統(tǒng)；評(píng)測(cè)分析

在煤炭生產(chǎn)過程中，通風(fēng)系統(tǒng)不僅給井下工作場(chǎng)所提供新鮮的風(fēng)流，確保礦工的正常呼吸需求，同時(shí)稀釋或者排出有毒有害氣體、粉塵，因此，通風(fēng)系統(tǒng)的好壞會(huì)對(duì)安全、經(jīng)濟(jì)、開采效率等產(chǎn)生非常重大的影響。

在煤炭的開采過程中，經(jīng)常會(huì)遇到瓦斯突出、煤層自燃、有毒有害氣體產(chǎn)生等意外情況，如果這些意外不能及時(shí)排除會(huì)給煤礦安全生產(chǎn)帶來非常大的不利影響，因此，各大企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)都對(duì)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了大量的研究，也取得了很多成果。但是，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)仍然不是非常穩(wěn)定、完善，還會(huì)出現(xiàn)風(fēng)流短路、漏風(fēng)、存在通風(fēng)死角等問題。而且隨著開采深度的逐漸加深，井下通風(fēng)環(huán)境也變得十分復(fù)雜：通風(fēng)設(shè)施多、通風(fēng)設(shè)備多、管理困難。所以，對(duì)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的研究仍要繼續(xù)發(fā)展和創(chuàng)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(jìn)行系統(tǒng)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(nèi)容就是找出系統(tǒng)中存在的可能故障因素以及因素的狀態(tài)，研究每個(gè)因素對(duì)系統(tǒng)的影響程度，從而得到整個(gè)系統(tǒng)的可靠性分析結(jié)果，并根據(jù)這個(gè)結(jié)果制定針對(duì)性的措施或者為排除故障提供依據(jù)，以此提高系統(tǒng)穩(wěn)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(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)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(gè)完整的體系中，系統(tǒng)往往是非常全面、復(fù)雜的。那么首先要明確需要進(jìn)行FMEA分析的部分。主要的依據(jù)是系統(tǒng)中局部的復(fù)雜性、重要度以及費(fèi)用預(yù)算等。

2) 明確分析任務(wù)。確定了分析范圍之后，要了解分析范圍內(nèi)系統(tǒng)的主要任務(wù)以及其所處的具體工況，以現(xiàn)場(chǎng)為依據(jù)進(jìn)一步明確任務(wù)。

3) 明確故障判據(jù)。明確系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)，一般從聲音、溫度、振動(dòng)等方面入手。

4) 明確故障類型。就是從功能、生產(chǎn)要素、工藝流程等多個(gè)方面分析可能出現(xiàn)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(jù)不同影響程度進(jìn)行分類和排序。嚴(yán)重程度定義見表1. 在計(jì)算中，Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類分別對(duì)應(yīng)數(shù)值為3，2，1.

表1 嚴(yán)重程度定義表

6) 明確故障原因。分析導(dǎo)致故障的原因，并對(duì)故障發(fā)生的可能性進(jìn)行定義。發(fā)生概率定義見表2.

7) 明確發(fā)現(xiàn)能力。指發(fā)現(xiàn)故障的難易程度，或者針對(duì)特定故障是否具有固定的檢測(cè)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。是對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)性的綜合評(píng)定。該參數(shù)將故障的嚴(yán)重度、發(fā)生度和探測(cè)度進(jìn)行綜合的計(jì)算。其計(jì)算方法見式(1)：

RPN=S×O×D

(1)

其中，S是指嚴(yán)重程度；O是指發(fā)生概率；D是指發(fā)現(xiàn)故障原因的難易程度。

9) 制定措施。通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，總結(jié)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)和缺陷，提出改進(jìn)系統(tǒng)可靠性的措施，提高系統(tǒng)可靠性。

2 基于FMEA的通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)研究

2.1 技術(shù)方法

根據(jù)FMEA分析法的基本原理和要求，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，通過對(duì)各類影響因素的分析和判定，計(jì)算RPN值確定風(fēng)險(xiǎn)大小，將分析結(jié)果填表分析，表格見表3.

表3 通風(fēng)系統(tǒng)FMEA評(píng)價(jià)表

2.2 評(píng)測(cè)分析

從表3可以看出：

1) 按故障嚴(yán)重程度(S)分析，主扇故障屬于Ⅰ類程度，一旦發(fā)生會(huì)給通風(fēng)系統(tǒng)造成極大危害，因此，在實(shí)際中必須加強(qiáng)對(duì)主扇監(jiān)控、檢測(cè)與維護(hù)。

2) 按照RPN排序分析，排在前3位的是風(fēng)流紊亂、有毒有害氣體突出和監(jiān)控不當(dāng)，這幾種故障類型的發(fā)現(xiàn)和處理其實(shí)并不復(fù)雜，通過加強(qiáng)巡檢，及時(shí)進(jìn)行資料的總結(jié)和處理就能獲得極大的改善。因此，在實(shí)際中必須加強(qiáng)監(jiān)控和監(jiān)控反饋。

3 安全技術(shù)措施

3.1 加強(qiáng)通風(fēng)監(jiān)控管理

1) 加強(qiáng)通風(fēng)集中監(jiān)控，做到準(zhǔn)確及時(shí)掌握井下通風(fēng)情況，提高通風(fēng)可靠性，降低人工巡查力度和勞動(dòng)強(qiáng)度，改善煤礦現(xiàn)代化、信息化進(jìn)程。

2) 配備專業(yè)的通風(fēng)監(jiān)察人員。在掌握井下通風(fēng)情況的同時(shí)，能夠及時(shí)應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的問題，根據(jù)生產(chǎn)情況的變化調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)以及系統(tǒng)監(jiān)控。

3) 加強(qiáng)定期檢查與測(cè)定。要對(duì)井下風(fēng)量、風(fēng)速、通風(fēng)阻力等進(jìn)行定期檢測(cè)，掌握風(fēng)阻分布的資料，確定通風(fēng)情況是否滿足生產(chǎn)需求，風(fēng)量分配是否滿足用風(fēng)地點(diǎn)需求，以及各項(xiàng)通風(fēng)指標(biāo)是否滿足各項(xiàng)安全規(guī)定。

4) 準(zhǔn)確繪制通風(fēng)系統(tǒng)圖。根據(jù)井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)變化及時(shí)填寫通風(fēng)報(bào)表，并分析網(wǎng)絡(luò)變化可能帶來的后果，盡早制定應(yīng)急措施。

3.2 加強(qiáng)通風(fēng)質(zhì)量管理

要根據(jù)季節(jié)的變化和風(fēng)流質(zhì)量情況，控制風(fēng)流污染現(xiàn)象，可以通過調(diào)整灑水頻次，對(duì)主要巷道加強(qiáng)灑水降塵工作。同時(shí)，要對(duì)作業(yè)地點(diǎn)嚴(yán)格要求，必須符合作業(yè)規(guī)程，加強(qiáng)局部通風(fēng)，降低粉塵對(duì)風(fēng)流的污染。

3.3 加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)備的維檢管理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)于主扇葉片和電機(jī)等問題及時(shí)處理，對(duì)出現(xiàn)腐蝕、銹蝕、潤滑下降等問題要及時(shí)更換相關(guān)附件，還要按規(guī)定定期檢修和維護(hù)通風(fēng)設(shè)備、設(shè)施，確保通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行。提高通風(fēng)能力和穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

1) 本文介紹了FMEA方法在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過對(duì)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)存在的一些故障模式進(jìn)行分析，從FMEA分析的結(jié)果來看，按故障嚴(yán)重程度(S)分析，主扇故障屬于Ⅰ類程度，一旦發(fā)生會(huì)給通風(fēng)系統(tǒng)造成極大危害；按照RPN排序分析，排在前3位的是風(fēng)流紊亂、有毒有害氣體突出和監(jiān)控不當(dāng)，在實(shí)際中必須加強(qiáng)監(jiān)控和監(jiān)控反饋。

2) 根據(jù)FMEA分析方法的結(jié)果，提出了相應(yīng)的措施，要從監(jiān)控、人員配備、定期檢查、填寫報(bào)表等方面加強(qiáng)通風(fēng)管理；還要加強(qiáng)通風(fēng)質(zhì)量管理和通風(fēng)設(shè)備維檢管理。

3) 本文只是對(duì)FMEA在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用的初步研究，對(duì)于故障類型的判定、指標(biāo)的確定還存在不足和缺漏。但是研究表明，F(xiàn)MEA方法在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用具有一定的可行性。

[1] 王 莉.基于FMEA與FAT的通風(fēng)系統(tǒng)可靠性分析[D].阜新：遼寧工程技術(shù)大學(xué),2010.

[2] 陸 剛，肖桂彬.礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的模糊綜合評(píng)價(jià)[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào),2008,25(2):244-247.

[3] 葛紅兵,程 剛,成鈺龍.電牽引采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)的FMECA研究[J].液壓與氣動(dòng),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(nèi)蒙古赤峰人，2011年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)，助理工程師，主要從事煤礦通風(fēng)安全方面的技術(shù)與管理工作

(E-mail)gswsy82@163.com

TD72

B

1672-0652(2016)10-0016-03