煤心煤樣制備方法的探究

李少勇

(山東煤田地質(zhì)局第五勘探隊(duì),山東泰安 271000)

煤心煤樣制備方法的探究

李少勇

(山東煤田地質(zhì)局第五勘探隊(duì),山東泰安 271000)

煤心煤樣的制備和一般的商品煤煤樣、煤層煤樣的制備有較大區(qū)別,主要是收到的煤樣重量一般無法滿足GB/T 474表1中對(duì)應(yīng)粒度與留樣質(zhì)量的要求,而且由于勘察的需要對(duì)13mm以下的各種項(xiàng)目的煤樣要求較多。本文就圍繞如何標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范煤心煤樣的制備方法所作的一些探究工作做了比較詳盡的論證和論述。

煤心煤樣 制備 精密度

煤心煤樣系煤田勘探階段用鉆機(jī)提取的煤樣，目前其制備一直是遵照GB/T 474《煤樣的制備方法》執(zhí)行的，實(shí)踐中通常會(huì)存在兩個(gè)方面問題的困擾：一是絕大多數(shù)煤心煤樣的質(zhì)量一般無法滿足GB/T 474表1中對(duì)應(yīng)粒度與留樣質(zhì)量的要求，因而不能算嚴(yán)格按照GB/T 474進(jìn)行制樣，同時(shí)也無法依據(jù)GB/T 474判定測(cè)算實(shí)際制樣過程的精密度。我們選取了2012-2013年我院登記的1280個(gè)煤心煤樣進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明質(zhì)量在3kg以下的樣品數(shù)量占樣品總數(shù)的百分比超過了72%。

二是煤心煤樣按照DZ/T 0215-200《2煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》對(duì)煤的各項(xiàng)物理性質(zhì)(如可磨性、抗碎強(qiáng)度等等)和綜合利用各項(xiàng)性能指標(biāo)(如動(dòng)力煤有關(guān)指標(biāo)、煉焦煤的有關(guān)指標(biāo)等等)的需要，因此要求制取的相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目的各類分析樣品較復(fù)雜。在來樣重量不足的情況下，如何制取符合一定精密度的各類分析樣品或著說此種情況下制取的分析樣品的精密度如何，一直是非常困擾我們的問題。

換句話說，在制備來樣不足(達(dá)不到GB/T 474表1中對(duì)應(yīng)粒度與留樣質(zhì)量的要求)的煤心煤樣的實(shí)際工作中，需要一種比較具體的煤心煤樣制備方法，即在規(guī)定的條件下我們按照此種制備方法可以得到達(dá)到規(guī)定制樣精密度的各種項(xiàng)目的試驗(yàn)樣品。我們據(jù)此做了深入的理論研究和試驗(yàn)論證。

表1 煤心煤樣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表

表2 不同煤種灰分區(qū)間統(tǒng)計(jì)表

表3 大粒度、高灰分、低質(zhì)量無煙煤精密度測(cè)試結(jié)果分析表

表4 煤心煤樣制化精密度實(shí)驗(yàn)綜合統(tǒng)計(jì)表

1 設(shè)立新方法的精密度目標(biāo)值

通常的采制化精密度理論是：在人為因素和隨機(jī)因素的影響下，采樣環(huán)節(jié)的影響度為80%左右，制樣環(huán)節(jié)的影響度為16%左右，化驗(yàn)環(huán)節(jié)的為4%左右。在GB/T 474中給出的制樣化驗(yàn)的總精密度VPT為0.05A2。因?yàn)镚B/T474主要針對(duì)商品煤采制化，所以一般有兩個(gè)總精密度目標(biāo)值：精煤是1，原煤是2(置信概率按照國(guó)內(nèi)外通常采用的95%)。據(jù)此可知按照以上GB/T 474的精密度公式，制樣化驗(yàn)的總精密度目標(biāo)值也有兩個(gè)，分別是：原煤(VPT)0.2，精煤(VPT)0.05。

制樣的過程中“縮分是最關(guān)鍵的程序，制樣和化驗(yàn)誤差幾乎全產(chǎn)生于縮分和從分析煤樣中抽取出少量煤樣的過程中”(GB 474 7.1概述)“。使用縮分機(jī)械是減少人為誤差的必要途徑?！?/p>

根據(jù)實(shí)際工作的經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為，“堅(jiān)持使用無偏差的所分機(jī)械”和“使煤樣先達(dá)到空氣干燥”對(duì)提高制樣的精密度是至關(guān)重要的。因此本方法第一強(qiáng)調(diào)的是全過程使用縮分器和縮分機(jī)械，就是最大限度地減少人為因素的影響。第二強(qiáng)調(diào)控制水分，即制樣前讓煤樣基本達(dá)到空氣干燥狀態(tài)。只有干燥才能最大發(fā)揮縮分器或機(jī)械的效用，才能把偏倚降到最低。GB 474也提到了水分的影響(GB 474 11.2.“3縮分一般也應(yīng)在空氣干燥以后進(jìn)行”)，但由于必須考慮全水分煤樣的制取，因此只能把干燥放到制取全水分煤樣后。而煤心煤樣一般不考慮制取全水分煤樣，因此相應(yīng)的比商品煤制樣各種影響因素可大幅減少。

雖然無法直接從理論推導(dǎo)出煤心煤樣的各粒級(jí)的精密度，但通過評(píng)價(jià)煤心煤樣的均勻度，我們可以得知，其應(yīng)在精煤和原煤之間。綜合考慮與GB/T 474的銜接和實(shí)際檢測(cè)時(shí)的結(jié)果，最終將此次試驗(yàn)的制樣化驗(yàn)總精密度目標(biāo)值設(shè)定為0.2。

2 確定實(shí)驗(yàn)方案

為驗(yàn)證此目標(biāo)值，我們對(duì)煤心煤樣的制備中的各個(gè)影響因素進(jìn)行分析后，確定以下以質(zhì)量、煤種、質(zhì)量因子(按通常的方法選擇灰分產(chǎn)率做為測(cè)試指標(biāo))為主要因素的驗(yàn)證方案。

2.1 總體依據(jù)

試驗(yàn)過程及精密度的計(jì)算驗(yàn)證主要依據(jù)GB/T474附錄C＜制樣和化驗(yàn)精密度核驗(yàn)程序和偏倚試驗(yàn)＞的有關(guān)規(guī)定：

核驗(yàn)方法如下：

于試樣縮分第一階段取一對(duì)雙份試樣，然后分別制成兩個(gè)試驗(yàn)試樣(按此法取10對(duì)雙份試樣。設(shè)10對(duì)雙份試樣測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值

2.2 試驗(yàn)水平及因子的選擇

按照我國(guó)煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)，煤種分為褐煤、煙煤和無煙煤三大類。根據(jù)此三大類煤各自的特點(diǎn)，設(shè)置質(zhì)量水平(按灰分計(jì))分為七個(gè)水平：分別是褐煤兩個(gè)水平(灰分Ad≤10%，＞10%)、煙煤三個(gè)水平(灰分Ad≤15%，15%～25%，＞25%)、無煙煤兩個(gè)水平(灰分Ad≤20%，＞20%)。下表2為我單位2010-2013年的7440個(gè)煤心煤樣按照煤種與灰分區(qū)間所占百分比進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)。

煤樣在破碎到小于13mm階段進(jìn)行縮分取樣時(shí)，主要取熱穩(wěn)定性試驗(yàn)與煤的視相對(duì)密度試驗(yàn)樣品，要求縮取2.0Kg左右樣品然后再進(jìn)行篩分，根據(jù)實(shí)際工作情況，本實(shí)驗(yàn)采取對(duì)于4.0Kg左右樣品進(jìn)行縮分為二，制成一對(duì)子樣以檢驗(yàn)其制樣化驗(yàn)精密度。樣品破碎至小于6mm階段后，主要縮取煤結(jié)渣性、煤對(duì)二氧化碳反應(yīng)性、煤哈氏可磨性指數(shù)、煤視相對(duì)密度等試驗(yàn)樣品，考慮分樣量越大樣品代表性越好的特點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)根據(jù)單取煤對(duì)二氧化碳反應(yīng)性試驗(yàn)樣品需要分取1.0Kg左右的樣品進(jìn)行篩分的實(shí)際情況，選取2.0kg左右的樣品進(jìn)行縮分，一分為二制成一對(duì)子樣以檢驗(yàn)其制樣、化驗(yàn)精密度。

2.3 初步試驗(yàn)結(jié)果(如表3)

為考查高灰分、重量少，粒度大的煤樣制備的精密度(基本上綜合條件最差的情況)。我們先對(duì)高灰分產(chǎn)率(＞40%)、低質(zhì)量水平(1Kg)、大粒級(jí)(13mm)的無煙煤做的精密度試驗(yàn)結(jié)果。

這個(gè)類似于極限測(cè)試的試驗(yàn)的結(jié)果表明：煤心煤樣的均勻性非常好，按照我們?cè)O(shè)定的正常制樣程序完全可以達(dá)到目標(biāo)要求。

3 試驗(yàn)結(jié)果匯總、統(tǒng)計(jì)

接下來，我們根據(jù)試驗(yàn)方案分別收集了總共300組樣品，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并分類統(tǒng)計(jì)。

單從表4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，統(tǒng)計(jì)方差均達(dá)到了GB 474中要求的精煤的目標(biāo)值0.05。這充分說明嚴(yán)格按照該方法設(shè)定的制樣程序(先干燥→小顎式破碎機(jī)進(jìn)行逐級(jí)破碎→全過程使用二分器進(jìn)行縮分)進(jìn)行煤心煤樣的制備，在各階段進(jìn)行試驗(yàn)樣品的縮取都能取得較好的代表性。

4 結(jié)語

通過以上實(shí)驗(yàn)，可以基本證明：在從13mm開始制備煤心煤樣時(shí)，嚴(yán)格遵循“使用無偏差的所分機(jī)械”和“使煤樣先達(dá)到空氣干燥”的制樣原則，由于煤心煤樣的均勻性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于一般的商品煤樣，實(shí)際制樣化驗(yàn)的總精密度完全可以達(dá)到GB474的精密度要求，與其正好形成了相容的銜接。其實(shí)此結(jié)果也是對(duì)GB474中保證制樣質(zhì)量的幾項(xiàng)措施的貫徹，從某種意義上，可以把煤心煤樣看成一種特例。

[1]韓立亭,皮中原,段云龍.GB474-2008,煤樣制備方法[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).

[2]倪斌,張子光,林大揚(yáng),高洪烈,時(shí)作舟,錢大都,田紹東,宋全祥.DZ／T 0215-2002,煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范[S].中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).

[3]徐剛,周尊英,袁曉鷹,齊兆海,崔雪良,林衛(wèi)華,周鵬.煤炭樣品制備兩階段法與六階段法的分析比對(duì)研究[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)報(bào),2003,12,34-38.

[4]李永國(guó).縮分機(jī)檢驗(yàn)方法B1精密度檢驗(yàn)[J].煤質(zhì)技術(shù),2004,05,44-45.

Coal core samples of coal preparation coal,coal seam coal sample preparation and general commercial coal is quite different, mainly coal samples

generally unable to meet the weight of GB/T 474 Table 1 correspond to the particle size and the kind of quality requirements remain, and because of the need for coal prospecting 13mm below the requirements of various projects like more. This article will focus on how to standardize, regulate coal core coal sample preparation methods to explore the work done by some of the more detailed argument and discussion.

Coal core samples of coal Preparation Precision

李少勇(1979—),男,碩士,工程師,研究方向：煤炭勘查及檢測(cè)。