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研究所论文开题报告

辽宁工程技术大学

研究生论文选题报告及论文工作计划

研究生姓名

学科（专业）

研究方向

指导教师

2010年11月27日填

选题报告须知

一、选题原则

（一）博士生：

1、应选择学科前沿，对科学技术进步有重要的理论意义或较大理论意义的课题，也可选择对国民经济发展有重要或较大理论意义或实用价值的课题。

2、课题具有很大的难度，便于作者做出创新性成果。

3、要有先进的科学实验或运算手段验证理论作保证。

4、要尽量结合导师的科研任务进行选题。

5、要广泛阅读文献资料，要对本学科及相关学科研究状况和最新进展有全面的了解，写出文献综述。

（二）硕士生：

1、应选择有较大的科学研究意义或有一定理论意义的课题，也可以选择对国民经济建设有较大实用价值或一定价值的课题。

2、课题要具有先进性，便于作者提出新见解。

3、课题要有一定的份量和难度，同时要考虑在一年内完成。

4、要对实验条件，计算手段有恰当的估计。

5、要尽量结合导师的科研任务进行选题。

6、要广泛阅读文献资料，了解本领域国内外学术研究动态，写出文献综述。

二、基本要求

1、查阅文献资料一般要：

博士生中外文献限于近5年内50篇以上；硕士生30篇以上。

2、博士生通过选题报告后与论文答辩申请相隔期为1.5年，硕士生为1年。

博士生要在省级以上科技情报所进行查新。

3、书写格式：

（1）论文题目（或选题范围）

（2）综述（国内外在这一领域已进行的工作及自己要进行的研究）

（3）课题的实用价值或理论意义

（4）课题研究方案

（5）实验、试验设想

（6）所阅读的文献、资料

（7）论文工作安排

选题报告

论文题目（或选题范围）基于FMEA及FTA的金川龙首矿通风系统可靠性研究

一、综述：

1）选题背景

煤炭是我国的主要能源，然而煤炭开采却是我国工业灾害最严重的行业，安全生产形势十分严峻。

煤炭生产过程中的安全事故事时有发生，主要包括瓦斯爆炸、煤炭自燃、粉尘危害、有害气体的中毒和窒息等，其主要原因是矿井通风系统不完善。

而且，煤矿开采工作面的粉尘含量高，光线可见度极低，严重影响工作人员的健康和安全作业等。

同时，随着浅部煤炭资源的枯竭，开采深度将不断增加，预计至2015年，我国将有80座煤矿采深达800~1500m，从而导致井下作业温度高，工人作业环境差、作业效率低等。

所以，应努力提高矿井通风系统的合理性，以增强对事故的防范和抗御能力。

矿井通风是煤矿生产过程中的一个重要环节，良好的通风效果是解决煤炭生产安全事故，特别是上述瓦斯爆炸、粉尘超标及高温的有效途径，据统计，煤矿通风系统可排除全矿瓦斯量的80%~90%，采煤工作面瓦斯量的70%~80%和粉尘量的20%~30%以及深井热量的60%~70%。

然而，矿井通风系统构成极其复杂，系统网络、动力或控制设施的每个环节故障都将引起整个矿井通风系统的失效。

即系统构成极其复杂，影响因素繁多，故障发生具有一定的随机性和模糊性，且随开采阶段不断下降和工作面变化，系统具有一定的动态性，为完善的矿井通风系统构成和可靠性研究带来一定的困难。

因此，建立一个能满足日常生产需风，保证风向稳定、风质合格，并且灾害时期又能保持通风动力设备运行可靠、稳定、能快速实现救灾决策的通风系统是至关重要的。

然而，目前国内外对矿井通风系统可靠性研究大都存在考虑因素不系统、使用方法仅局限于特定对象等缺点。

本文在建立完善的动态矿井通风系统和动态通风系统故障树（FaultTreeAnalysis,FTA）的基础上，使失效模式与后果分析法（FailureModesandEffectsAnalysis,FMEA）和故障树分析法（FTA）相结合，旨在获得能够适用于众多矿井通风系统可靠性的研究方法。

2）国内外研究现状与水平

前苏联在这方面研究得较早，他们采用的评定方法主要有结构法、模拟模型法以及统计评价法等。

结构法是以确定巷道单位长度的相对可工作系数为基础。

对可靠性的评定和制定提高通风系统可靠性的措施，也可采用这种比较方法。

这种方法虽然简单，但必须具备通风系统的拓扑值、巷道长度，通风构筑物的数目和类型、主要巷道群的相关可工作系数等。

模拟模型法按照系统通风参数的分布密度来模拟矿井通风系统的可能状态，确定通风系统工作过程的时间离散化，应考虑系统各单元预防检修到突然破坏的时间间隔分布密度。

通风系统状态模拟运算次数应根据其可靠性计算精确度来决定，每次模拟运算均需计算系统的风量分配和记录失效情况，根据各次运算状态的模拟结果，计算出全矿通风系统的可靠性总指标。

统计评价法应用在文献[12]中，对矿井通风系统可靠性进行了统计评价，认为通风系统应当按照设计的风量分配运转，即通风系统各分支的风量都应在容许范围内。

如果这种状况受到破坏，就是矿井通风系统发生了故障。

我国矿井通风领域可靠性研究是从上世纪50年代开始的。

北京理工大学、中国矿业大学、中国煤炭科学研究总院的抚顺分院、东北大学和辽宁工程技术大学等科研院所与现场实际相结合，在矿井通风系统可靠性指标确定、通风系统可靠性基础理论研究以及不确定性环境下矿井通风网络分风理论研究等方面都进行了有益探讨，且取得了一定成果：

（1）对井巷通风阻力进行了广泛的研究与测定；

（2）建立了各类作业面紊流传质方程及污染物浓度分析计算方法,为风量计算方法提供了理论依据；（3）应用电子计算机计算和分析复杂通风网络,为矿井通风系统分析提供了有效的方法；（4）射流通风理论与技术得到发展,利用风流动压的方向性调节与控制风流的技术获得应用；（5）矿井火灾时风流非稳定流动规律的研究不断深化,建立起若干典型风流控制方案；（6）受控循环通风理论推动了空气净化装置的研制和污染源控制技术的发展；（7）深井热源、空气与围岩热交换和矿井热环境控制理论与技术有较大进展,初步形成矿内热力学理论体系；（8）开展了露天矿通风理论与技术的研究等等。

然而，以上针对矿井通风系统可靠性的研究大都存在一点问题，主要表现为：

仅使用可靠性工程理论对通风系统中的局部元件进行了研究，缺乏系统性和综合性；研究大多只是针对通风网络进行的，并且风网中风路的可靠性指标只体现了风阻发生某种变化后的结果，未能充分考虑主通风机、通风机械及其它不确定因素对风路的影响，因而不能准确地描述通风系统的全部特征；缺乏对矿井通风系统动态特性的研究，忽视了监控反馈系统对矿井通风系统故障反馈，以便及时排除故障的作用；所采用的方法、思路及公式等仅适用于所研究的特定通风系统，无法具有适用于普遍矿井通风系统的功能。

基于以上存在的问题，本文在充分考虑矿体特性（瓦斯及有害气体突出）、通风系统组成元件可靠性、通风网络易发生的故障及监控反馈系统的基础上，建立完善的动态矿井通风系统和动态通风系统故障树（FaultTreeAnalysis,FTA），采用失效模式与后果分析法（FailureModesandEffectsAnalysis,FMEA）和故障树分析法（FTA）两者相结合的方法对矿井通风系统可靠性进行先研究。

研究过程中，充分考虑通风系统的动态变化，并以三角模糊数作为基本事件的模糊发生概率，解决基本事件无概率统计和模糊概率的问题，更加符合矿井通风系统的实际情况。

二．实用价值和理论意义

矿井通风系统是煤矿生产的重要组成部分，安全可靠的矿井通风系统能有效提高矿井的防灾抗灾能力。

随着浅部煤炭资源的枯竭和对煤炭资源需求量的不断增加，煤矿开采深度将不断增加，开采规模亦将不断扩大，相应地矿井通风系统将变得更加复杂，可靠性将大大降低。

特别是有些煤矿盲目增加采掘面，存在超通风能力生产现象；通风网络结构复杂，形成许多角联的子系统，同时不合理串联通风、扩散通风等通风方式的存在，造成风流不稳定，增加了技术管理难度；生产布置过分集中，造成有的区域风量过剩，有的区域风量不足；矿井通风阻力过大，造成通风系统的通风能力不足，部分矿井仍然使用老、旧、杂的风机，附属装置通风阻力大，造成通风机效率低；漏风率大，使矿井有效风量降低。

因此，矿井通风系统的种种故障必将成为制约煤矿资源安全、经济、高效回采的瓶颈。

通过对通风系统可靠性的研究，及时发现系统正常运转过程中可能出现的故障和事故隐患，给矿井通风系统的设计和管理提供科学依据，为通风系统整体或单元性能的评价找到更加全面而合理的指标，是防止和减少矿井通风系统事故发生，保障其安全、经济、高效运转的关键；也是优化通风设计、促进安全生产的一项重要任务。

国内外自20世纪80年代开展这方面的研究工作以来，已做了一些有益的探索，并取得初步成果，但由于问题本身的复杂性，还有很多问题未能解决。

本研究是在前人研究的基础之上，进一步探索矿井通风系统可靠性分析方法及解决通风问题的方案，采用失效模式与后果分析法和故障树分析法者相结合的方式，对提高矿井通风系统的安全可靠性和抗灾能力有很重要的意义，主要表现在：

（1）建立了完善的动态矿井通风系统组成，为全面、详细地系统可靠性评价奠定基础；

（2）采用的研究方法具有普遍适用性和推广性，可应用于任何矿山的通风系统可靠性研究；

（3）对矿井通风系统可靠性以及影响因素进行定量化分析；

（4）通过提高通风系统可靠性来进一步提高矿山企业生产过程的可靠性；

（5）通过对通风系统可靠性的研究，有效改善井下工人的劳动作业环境，减少和杜绝矿山灾害事故的发生；

（6）为我国煤炭资源深井开采和高产提供保障，以实现煤炭资源的安全、经济、高效回采。

三：

论文研究方案

1研究内容及方法

（1）首先通过大量的文献检索，充分考虑矿体特性（瓦斯及有害气体突出）、通风系统组成元件可靠性、通风网络易发生的故障及监控反馈系统等，建立完善全面的动态矿井通风系统，为可靠性分析研究奠定基础；

（2）采用失效模式与后果分析法（FEMA）对矿井通风系统可能发生的故障模式、后果分析、检测方法、补救措施等进行研究，指导深层次的事故树（FTA）分析；

（3）建立系统的动态故障树，以三角模糊数表示基本事件的发生概率，使用最小割集对系统可靠性进行定性分析，再通过专家打分的方式确定基本事件发生概率，计算顶事件的模糊重要度，进行定量分析，最终得出影响矿井通风系统可靠性的主要因素及系统可靠性程度；

（4）以我国金川龙首矿为实例，现场收集通风系统方面的资料，进行其通风系统可靠性分析，指导其安全、经济、高效开采。

2技术路线

本论文采用的技术路线如图1—2所示。

理论对比分析

完善的动态矿井通风系统

FEMA表分析动态系统故障树动态FTA分析

某矿山通风系统实例分析

现场调研数据收集实例分析

总结

图1—2技术路线图

四、实验，试验和试想

（1）通过调查研究，获得所需数据信息，从而为以后分析、设计做准备；

（2）大量阅读有关资料，对国内外矿井通风系统可靠性进行更深入的了解与掌握，以便为自己论文的论述提供强有力的论证材料，使论文有说服力和参考价值。

五、参考文件：

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矿井通风及其系统可靠性。

化学工业出版社2007，8.

论文工作计划

论文工作计划

起止日期

阶段工作内容及计划完成的指标

论文目的、意义与文献综述研究

动态矿井通风系统组成研究

采用失效模式与后果分析法研究

进行通风系统动态故障树分析

实例分析

论文修改

提交论文

论文答辩

2010.12至2011.1

2011.2至2011.3

2011.3至2011.4

2011.5至2011.6

2011.7至2011.8

2011.9

2011.10

2011.12

调研、收集资料与数据，完成论文绪论

对矿井通风系统的组成元件进行收集、总结，建立完善的矿井通风系统，并突出其随开采而形成的动态特性

对矿井通风系统可能发生的故障模式、后果分析、检测方法、补救措施等进行研究，指导事故树（FTA）分析

建立系统的动态故障树，以三角模糊数表示基本事件的发生概率，进行定性和定量分析，最终得出影响矿井通风系统稳定性的主要因素及系统稳定性程度

以我国某矿山为实例，进行通风系统可靠性研究，以指导矿山的安全、经济、高效开采

撰写出论文初稿

修改、定稿

打印论文、提交论文、预答辩、答辩

实验设备及其他条件落实情况：

属于哪一级科研项目及所属类型（国家重点、部委、省（市）、校重点、横向、自选等）及经费来源、金额：

（单位千元）

在所属论文类型、选题来源前划“√”（只可选择一项填写）

论文类型

理论研究

应用基础

用于生产

其他

选题来源

指导教师所承担的科研

课题或其中的子课题

委托或定向单位所承担

的科研课题或其子课题

自选题

指导教师意见：

导师签字年月日

导师组意见：

签字年月日

研究生论文选题报告评审纪要

教研室（研究室）

主持人：

时间：

参家

加姓

评名

审及

的职

专称

姓名

职称

姓名

职称

评提

审出

会的

对问

开题

题及

报意

告见

请专家按下列指标评议选项报告，在评价项栏划“√”。

等级

指标

优

良

中

差

论

文

选

题

选题有新意，有较大的科学理论意义或对国民经济建设有较大的实用价值。

选题有一定的理论意义或一定的实用价值。

选题尚可，对生产有意义。

选题不当，理论意义或使用价值不明确。

文

献

综

述

阅读广泛，综述能力很强，了解本领域国内外学术研究动态主攻方面明确。

阅读比较广泛，综述分析能力较强，了解本领域前人主要工作，明确工作方向。

基本了解本学科及相关学科的研究状况和进展，综述尚可。

综述不够全面，对本学科及相关学科的研究不十分了解。

是否

通过

签字年月日

学科（专业）学位委员会审批意见：

签字年月日