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(jīng)濟(jì)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(yè)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(zhì)量參差不齊，根據(jù)各個(gè)行業(yè)對煤炭質(zhì)量要求不同以及不同煤質(zhì)的銷售價(jià)錢也各不相同，因此需對生產(chǎn)出的煤炭質(zhì)量進(jìn)行區(qū)別[1]。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中需對綜采工作面的煤炭進(jìn)行采樣、制樣以及化驗(yàn)等一系列的操作檢測煤炭的質(zhì)量，進(jìn)而根據(jù)其質(zhì)量高低對其進(jìn)行歸類區(qū)別。

在實(shí)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(yàn)三個(gè)環(huán)節(jié)中均會(huì)對最終的總精度造成影響。統(tǒng)計(jì)表明，采樣環(huán)節(jié)對最終精度影響的指數(shù)為80%，制樣環(huán)節(jié)對最終精度影響指數(shù)為16%，化驗(yàn)環(huán)節(jié)對最終影響指數(shù)為4%[2]。因此，著重對采樣環(huán)節(jié)的研究是相當(dāng)有必要的。目前我國商品煤的采樣中主要采用人工和機(jī)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(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的采樣方案，并對該方案進(jìn)行性能試驗(yàn)，分析該方案的精度和整系統(tǒng)的偏倚是否能夠相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1 整系統(tǒng)偏倚試驗(yàn)

1.1 整系統(tǒng)偏倚試驗(yàn)原理

所謂整系統(tǒng)偏倚試驗(yàn)指的是，將待測的商品煤分別進(jìn)行兩次采樣，其中一個(gè)樣品采取新設(shè)計(jì)的采樣方案所得(系統(tǒng)樣)，另外一個(gè)樣品依據(jù)參比的方法所得(參比樣)。對系統(tǒng)樣和參比樣采用相同的制樣和化驗(yàn)方法，并分析兩種樣品化驗(yàn)結(jié)果的差值，最終采用t檢驗(yàn)進(jìn)行分析判斷。標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算見式(1)。

(1)

式中，s代表測試樣品的標(biāo)準(zhǔn)差；d代表測試樣品的差值；np代表測試樣品的對數(shù)。

整系統(tǒng)偏倚試驗(yàn)的目的是分析系統(tǒng)樣和參比樣之間的差值，并不斷調(diào)整已達(dá)到系統(tǒng)樣的化驗(yàn)結(jié)果無限接近于參比樣的化驗(yàn)結(jié)果。

1.2 參比樣采取方法

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

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知，移動(dòng)煤流采樣系統(tǒng)偏倚試驗(yàn)參比樣品所獲取的方法也稱為停皮帶法。當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)開始采樣，采樣結(jié)束后立即停止皮帶運(yùn)行。期間，確保每次采樣的位置要求間隔很近但互補(bǔ)交叉[3]。

靜止煤采樣偏倚試驗(yàn)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(dāng)?shù)膱A筒對螺旋采樣器周圍的、未被擾亂的煤流進(jìn)行采集，筒內(nèi)的煤即為參比樣品。在采樣過程中，務(wù)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(jìn)行取舍。

經(jīng)過試驗(yàn)可知，在移動(dòng)煤流采樣中，應(yīng)將系統(tǒng)樣和在該位置的人工樣的加權(quán)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(tǒng)偏倚試驗(yàn)時(shí)不對最終的采樣精度造成影響，在實(shí)際采樣過程中應(yīng)盡量避免拉停皮帶，減少對輸煤系統(tǒng)的損害。因此，設(shè)計(jì)一套符合實(shí)際生產(chǎn)情況的參比樣采集方案，對提高采樣效率和降低對輸煤設(shè)備的影響具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，采樣方案一般對采樣對數(shù)及降低輸煤系統(tǒng)方面具有一定要求。

2.1 對采樣對數(shù)的要求

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知，采樣對數(shù)要求不少于20對。在實(shí)際選煤中，采樣對數(shù)與偏倚值B和標(biāo)準(zhǔn)差相關(guān)。若在分析判斷中發(fā)現(xiàn)采樣對數(shù)不夠，需對其樣品進(jìn)行補(bǔ)充，補(bǔ)充完畢后在對補(bǔ)充的樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，若與原樣品相匹配即可混入原樣品中使用。否則需重新進(jìn)行采樣，并重新對樣品進(jìn)行偏倚試驗(yàn)[4]。

因此，實(shí)際偏倚試驗(yàn)中，為了減少對人力、物力的消耗，降低對煤流系統(tǒng)的壓力，建議一次性將樣品數(shù)采集夠。因此，采樣對數(shù)嚴(yán)重制約著最終采樣精度。經(jīng)驗(yàn)表明，一般取樣品對數(shù)為30對～40對最佳。

2.2 降低輸煤系統(tǒng)壓力的要求

為降低輸煤系統(tǒng)的壓力，采樣方案的設(shè)計(jì)需從以下兩個(gè)方面降低對輸煤皮帶的負(fù)載。

1) 在對皮帶上的煤炭進(jìn)行采樣時(shí)，可以適當(dāng)?shù)慕档推н\(yùn)輸機(jī)的負(fù)載，進(jìn)而減小皮帶在啟動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)的負(fù)載壓力。此外，當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸量最大時(shí)不得拉停皮帶采樣，以減少對皮帶電機(jī)的壓力。

2) 當(dāng)輸送帶的煤流剛到采樣器的位置時(shí)，將皮帶運(yùn)輸機(jī)停機(jī)，進(jìn)行采樣。此舉可以減少皮帶運(yùn)輸機(jī)的負(fù)載，進(jìn)而降低其在啟動(dòng)階段對電機(jī)的耗能。

2.3 減少停帶次數(shù)的要求

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

經(jīng)過多次試驗(yàn)可知，兩點(diǎn)采樣和多點(diǎn)采樣均可解決上述問題。其中，兩點(diǎn)采樣即為在一個(gè)啟停周期內(nèi)采集兩對樣品。兩點(diǎn)采樣方法需要操作者掌握好第二次啟動(dòng)采樣器的時(shí)間，以確保能夠采集到預(yù)定位置處的樣品。多點(diǎn)采樣時(shí)在一個(gè)啟停周期內(nèi)采集多對樣品。多點(diǎn)采樣要求現(xiàn)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(zhǔn)確掌握采樣時(shí)間和皮帶停止的時(shí)間。

此外，整系統(tǒng)偏倚試驗(yàn)除了要求其系統(tǒng)誤差盡可能小外，還需根據(jù)所采集煤炭的特性制定一個(gè)最大偏倚值B。在實(shí)際采樣中，常通過煤炭的灰分和水分兩個(gè)指標(biāo)確定最大偏倚值。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知，最大偏倚值B常取值范圍為0.2%～0.3%。經(jīng)研究可知，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的B太小，實(shí)現(xiàn)難度較大。因此，在實(shí)際采樣中需根據(jù)實(shí)際情況對該值進(jìn)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(tǒng)計(jì)表

3 總結(jié)

煤炭作為一種不可再生資源，對于我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)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(fā)揮其價(jià)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(yàn)等工作對煤炭特性質(zhì)量的劃分和區(qū)別具有不凡的意義。采樣環(huán)節(jié)作為對煤炭化驗(yàn)精度影響最大的環(huán)節(jié)，需從采樣次數(shù)、采樣過程中運(yùn)輸系統(tǒng)的啟停等方面減少其對化驗(yàn)精度的影響。因此，在移動(dòng)煤流采樣中，應(yīng)將系統(tǒng)樣和在該位置的人工樣的加權(quán)平均值作為獲取參比樣的方法，并根據(jù)實(shí)際情況確定樣品的最大偏倚值。