影响煤炭采样总精度的原因分析

范东洲

(山西焦煤西山煤电晋兴能源斜沟煤矿选煤厂，山西 兴县 033602)

研究表明，煤炭在我国国民经济和人民生活水平提高方面扮演着不可替代的角色。不同行业及不同的用途，对煤炭特性有不同的要求。随着综采工作面采煤效果的提高，综采工作面的煤炭质量参差不齐，根据各个行业对煤炭质量要求不同以及不同煤质的销售价钱也各不相同，因此需对生产出的煤炭质量进行区别[1]。因此，在实际生产中需对综采工作面的煤炭进行采样、制样以及化验等一系列的操作检测煤炭的质量，进而根据其质量高低对其进行归类区别。

在实际选煤过程中由于种种原因均对煤炭最终的采样精度造成影响，即在采样、制样以及化验三个环节中均会对最终的总精度造成影响。统计表明，采样环节对最终精度影响的指数为80%，制样环节对最终精度影响指数为16%，化验环节对最终影响指数为4%[2]。因此，着重对采样环节的研究是相当有必要的。目前我国商品煤的采样中主要采用人工和机械化采样方式。为保证所采样品能够代表所有样品的特性，需要根据实际情况设计相应的采样方案，并对该方案进行性能试验，分析该方案的精度和整系统的偏倚是否能够相关标准的要求。

所谓整系统偏倚试验指的是，将待测的商品煤分别进行两次采样，其中一个样品采取新设计的采样方案所得(系统样)，另外一个样品依据参比的方法所得(参比样)。对系统样和参比样采用相同的制样和化验方法，并分析两种样品化验结果的差值，最终采用t检验进行分析判断。标准差计算见式(1)。

(1)

式中，s代表测试样品的标准差；d代表测试样品的差值；np代表测试样品的对数。

整系统偏倚试验的目的是分析系统样和参比样之间的差值，并不断调整已达到系统样的化验结果无限接近于参比样的化验结果。

为了确保系统样能够反映整体样品的水平，与其相关的参比样品需采用无偏倚的方法进行获取。其中包括有移动煤流采样系统偏倚试验和静止煤采样系统偏倚试验。

根据相关标准可知，移动煤流采样系统偏倚试验参比样品所获取的方法也称为停皮带法。当皮带运输机正常运行时，系统开始采样，采样结束后立即停止皮带运行。期间，确保每次采样的位置要求间隔很近但互补交叉[3]。

静止煤采样偏倚试验又称为人工钻孔法，该方法的具体操作为选用与螺旋采样器直径相当的圆筒对螺旋采样器周围的、未被扰乱的煤流进行采集，筒内的煤即为参比样品。在采样过程中，务必将圆筒插入煤底，并采取左半圆舍右半圆的原则对样品进行取舍。

经过试验可知，在移动煤流采样中，应将系统样和在该位置的人工样的加权平均值作为获取参比样的方法。

为确保整系统偏倚试验时不对最终的采样精度造成影响，在实际采样过程中应尽量避免拉停皮带，减少对输煤系统的损害。因此，设计一套符合实际生产情况的参比样采集方案，对提高采样效率和降低对输煤设备的影响具有一定的现实意义，采样方案一般对采样对数及降低输煤系统方面具有一定要求。

根据相关标准可知，采样对数要求不少于20对。在实际选煤中，采样对数与偏倚值B和标准差相关。若在分析判断中发现采样对数不够，需对其样品进行补充，补充完毕后在对补充的样品进行检验，若与原样品相匹配即可混入原样品中使用。否则需重新进行采样，并重新对样品进行偏倚试验[4]。

因此，实际偏倚试验中，为了减少对人力、物力的消耗，降低对煤流系统的压力，建议一次性将样品数采集够。因此，采样对数严重制约着最终采样精度。经验表明，一般取样品对数为30对～40对最佳。

为降低输煤系统的压力，采样方案的设计需从以下两个方面降低对输煤皮带的负载。

1) 在对皮带上的煤炭进行采样时，可以适当的降低皮带运输机的负载，进而减小皮带在启动过程中电动机的负载压力。此外，当皮带运输机运输量最大时不得拉停皮带采样，以减少对皮带电机的压力。

2) 当输送带的煤流刚到采样器的位置时，将皮带运输机停机，进行采样。此举可以减少皮带运输机的负载，进而降低其在启动阶段对电机的耗能。

为了所采集样品的精确性，需将系统样和参比样的对数控制在30对～40对。样品对数的增加意味着皮带运输机停带的次数增加[5]。因此，为了减少总停带次数，需增加每次停带以后的采样次数。因此，如何有效增加输送带在一个启停周期内偏倚试验的采样次数是个值得探讨的问题。

经过多次试验可知，两点采样和多点采样均可解决上述问题。其中，两点采样即为在一个启停周期内采集两对样品。两点采样方法需要操作者掌握好第二次启动采样器的时间，以确保能够采集到预定位置处的样品。多点采样时在一个启停周期内采集多对样品。多点采样要求现场的采样人员、拉停皮带人员以及样品采集人员能够紧密配合，并准确掌握采样时间和皮带停止的时间。

此外，整系统偏倚试验除了要求其系统误差尽可能小外，还需根据所采集煤炭的特性制定一个最大偏倚值B。在实际采样中，常通过煤炭的灰分和水分两个指标确定最大偏倚值。根据相关标准可知，最大偏倚值B常取值范围为0.2%～0.3%。经研究可知，相关标准规定的B太小，实现难度较大。因此，在实际采样中需根据实际情况对该值进行放大。基于灰分得出的最大偏倚值，如表1所示。

表1 最大偏倚值统计表

煤炭作为一种不可再生资源，对于我国国民经济的发展具有重要的作用。为了确保不同特性的煤炭均能够充分发挥其价值，需充分掌握出厂煤炭的特性。因此，煤炭的采样、制样以及化验等工作对煤炭特性质量的划分和区别具有不凡的意义。采样环节作为对煤炭化验精度影响最大的环节，需从采样次数、采样过程中运输系统的启停等方面减少其对化验精度的影响。因此，在移动煤流采样中，应将系统样和在该位置的人工样的加权平均值作为获取参比样的方法，并根据实际情况确定样品的最大偏倚值。