影響煤炭采樣總精度的原因分析

范東洲

(山西焦煤西山煤電晉興能源斜溝煤礦選煤廠，山西 興縣 033602)

引 言

研究表明，煤炭在我國國民經濟和人民生活水平提高方面扮演著不可替代的角色。不同行業及不同的用途，對煤炭特性有不同的要求。隨著綜采工作面采煤效果的提高，綜采工作面的煤炭質量參差不齊，根據各個行業對煤炭質量要求不同以及不同煤質的銷售價錢也各不相同，因此需對生產出的煤炭質量進行區別[1]。因此，在實際生產中需對綜采工作面的煤炭進行采樣、制樣以及化驗等一系列的操作檢測煤炭的質量，進而根據其質量高低對其進行歸類區別。

在實際選煤過程中由于種種原因均對煤炭最終的采樣精度造成影響，即在采樣、制樣以及化驗三個環節中均會對最終的總精度造成影響。統計表明，采樣環節對最終精度影響的指數為80%，制樣環節對最終精度影響指數為16%，化驗環節對最終影響指數為4%[2]。因此，著重對采樣環節的研究是相當有必要的。目前我國商品煤的采樣中主要采用人工和機械化采樣方式。為保證所采樣品能夠代表所有樣品的特性，需要根據實際情況設計相應的采樣方案，并對該方案進行性能試驗，分析該方案的精度和整系統的偏倚是否能夠相關標準的要求。

1 整系統偏倚試驗

1.1 整系統偏倚試驗原理

所謂整系統偏倚試驗指的是，將待測的商品煤分別進行兩次采樣，其中一個樣品采取新設計的采樣方案所得(系統樣)，另外一個樣品依據參比的方法所得(參比樣)。對系統樣和參比樣采用相同的制樣和化驗方法，并分析兩種樣品化驗結果的差值，最終采用t檢驗進行分析判斷。標準差計算見式(1)。

(1)

式中，s代表測試樣品的標準差；d代表測試樣品的差值；np代表測試樣品的對數。

整系統偏倚試驗的目的是分析系統樣和參比樣之間的差值，并不斷調整已達到系統樣的化驗結果無限接近于參比樣的化驗結果。

1.2 參比樣采取方法

為了確保系統樣能夠反映整體樣品的水平，與其相關的參比樣品需采用無偏倚的方法進行獲取。其中包括有移動煤流采樣系統偏倚試驗和靜止煤采樣系統偏倚試驗。

根據相關標準可知，移動煤流采樣系統偏倚試驗參比樣品所獲取的方法也稱為停皮帶法。當皮帶運輸機正常運行時，系統開始采樣，采樣結束后立即停止皮帶運行。期間，確保每次采樣的位置要求間隔很近但互補交叉[3]。

靜止煤采樣偏倚試驗又稱為人工鉆孔法，該方法的具體操作為選用與螺旋采樣器直徑相當的圓筒對螺旋采樣器周圍的、未被擾亂的煤流進行采集，筒內的煤即為參比樣品。在采樣過程中，務必將圓筒插入煤底，并采取左半圓舍右半圓的原則對樣品進行取舍。

經過試驗可知，在移動煤流采樣中，應將系統樣和在該位置的人工樣的加權平均值作為獲取參比樣的方法。

2 影響采樣精度的原因分析

為確保整系統偏倚試驗時不對最終的采樣精度造成影響，在實際采樣過程中應盡量避免拉停皮帶，減少對輸煤系統的損害。因此，設計一套符合實際生產情況的參比樣采集方案，對提高采樣效率和降低對輸煤設備的影響具有一定的現實意義，采樣方案一般對采樣對數及降低輸煤系統方面具有一定要求。

2.1 對采樣對數的要求

根據相關標準可知，采樣對數要求不少于20對。在實際選煤中，采樣對數與偏倚值B和標準差相關。若在分析判斷中發現采樣對數不夠，需對其樣品進行補充，補充完畢后在對補充的樣品進行檢驗，若與原樣品相匹配即可混入原樣品中使用。否則需重新進行采樣，并重新對樣品進行偏倚試驗[4]。

因此，實際偏倚試驗中，為了減少對人力、物力的消耗，降低對煤流系統的壓力，建議一次性將樣品數采集夠。因此，采樣對數嚴重制約著最終采樣精度。經驗表明，一般取樣品對數為30對～40對最佳。

2.2 降低輸煤系統壓力的要求

為降低輸煤系統的壓力，采樣方案的設計需從以下兩個方面降低對輸煤皮帶的負載。

1) 在對皮帶上的煤炭進行采樣時，可以適當的降低皮帶運輸機的負載，進而減小皮帶在啟動過程中電動機的負載壓力。此外，當皮帶運輸機運輸量最大時不得拉停皮帶采樣，以減少對皮帶電機的壓力。

2) 當輸送帶的煤流剛到采樣器的位置時，將皮帶運輸機停機，進行采樣。此舉可以減少皮帶運輸機的負載，進而降低其在啟動階段對電機的耗能。

2.3 減少停帶次數的要求

為了所采集樣品的精確性，需將系統樣和參比樣的對數控制在30對～40對。樣品對數的增加意味著皮帶運輸機停帶的次數增加[5]。因此，為了減少總停帶次數，需增加每次停帶以后的采樣次數。因此，如何有效增加輸送帶在一個啟停周期內偏倚試驗的采樣次數是個值得探討的問題。

經過多次試驗可知，兩點采樣和多點采樣均可解決上述問題。其中，兩點采樣即為在一個啟停周期內采集兩對樣品。兩點采樣方法需要操作者掌握好第二次啟動采樣器的時間，以確保能夠采集到預定位置處的樣品。多點采樣時在一個啟停周期內采集多對樣品。多點采樣要求現場的采樣人員、拉停皮帶人員以及樣品采集人員能夠緊密配合，并準確掌握采樣時間和皮帶停止的時間。

此外，整系統偏倚試驗除了要求其系統誤差盡可能小外，還需根據所采集煤炭的特性制定一個最大偏倚值B。在實際采樣中，常通過煤炭的灰分和水分兩個指標確定最大偏倚值。根據相關標準可知，最大偏倚值B常取值范圍為0.2%～0.3%。經研究可知，相關標準規定的B太小，實現難度較大。因此，在實際采樣中需根據實際情況對該值進行放大。基于灰分得出的最大偏倚值，如表1所示。

表1 最大偏倚值統計表

3 總結

煤炭作為一種不可再生資源，對于我國國民經濟的發展具有重要的作用。為了確保不同特性的煤炭均能夠充分發揮其價值，需充分掌握出廠煤炭的特性。因此，煤炭的采樣、制樣以及化驗等工作對煤炭特性質量的劃分和區別具有不凡的意義。采樣環節作為對煤炭化驗精度影響最大的環節，需從采樣次數、采樣過程中運輸系統的啟停等方面減少其對化驗精度的影響。因此，在移動煤流采樣中，應將系統樣和在該位置的人工樣的加權平均值作為獲取參比樣的方法，并根據實際情況確定樣品的最大偏倚值。