煤炭采制样过程中误差来源的研究

杨冬

【摘要】据相关调查数据，我国煤质分析中出现的误差有80%来源于采样，有16%来源于制样，这一数据表明了我国煤炭采制样方面存在的问题。要想保证煤质分析最终结果的准确性与可靠性，检测人员需采取有代表性的煤样，并将其制备成无偏差的分析煤样。本文首先对煤炭采制样的过程以及国家在这一方面所制定的标准进行了阐述，接着在此基础上分析了煤炭采制样过程中容易出现误差的具体原因及类型，最后提出了保证煤炭采制样精细化的有效措施，以期为煤炭企业检测人员提供帮助。

【关键词】煤炭；采制样；误差；分析

随着我国社会经济的发展，能源的消耗也越来越大，作为主要能源之一，煤炭的消费总量已达整体能源消费总量的70%以上。在煤炭贸易过程中，通常需要利用煤质分析得出的数据作为煤炭计价的标准。因此，保证煤炭交易中的科学与公正需要检测人员采取措施将煤炭采制样过程中产生的误差减少。

一、煤炭采制样过程及国家标准

（一）煤炭采制样过程

获得一个化验结果能够代表整批被采煤的试验煤样就是煤炭采制样的根本目的，其过程主要包括样本采集与样本制备。在正式展开煤炭采制样之前，检测人员需根据不同煤质化验目的来设计采制样方案。

1.对被采煤样的煤源、批量和标称最大粒度等进行了解与确定；

2.将欲测定的参数以及测定所需的试样类型确定下来；

3.将测定所需的仪器设备的精密度确定或假定下来；

4.选择连续采样或间断采样的方法；

5.选择直接合并或是缩分后合并的方法将子样合并成总样，并选择恰当的制样方法；

6.对初级子样方差进行测定或假定，制备样品的同时对方差进行化验；

7.将采样单元数和每个采样单元的子样数确定下来；

8.以煤的标称最大粒度为依据，将总样和子样的最小质量确定下来；

9.选择系统采样、随机采样、随机分层采样的方法进行样品采集，将采样间隔确定下来；

10.进行样本制备，按照实验步骤与要求逐一进行干燥、破碎、混合和缩分构成操作；

对采制樣结果进行采制样过程叙述、技术评定，并进行偏倚分析和样本代表性分析，最后还要将采制样技术报告制作出来。

（二）有关煤炭采制样的国家标准

我国目前实行的有关煤炭采制样的国家标准是《商品煤样人工采取方法》GB475-2008和《煤样的制备方法》GB474-2008，这两项国家标准的制定结合了我国煤炭生产和消费实际，与国际煤炭采制样的标准相接轨，与我国正在实行的《商品煤质量抽查和验收方法》GB/T18666-2014和《煤炭机械化采样》GB/T19494-2004标准并不相矛盾。《商品煤样人工采取方法》和《煤样的制备方法》细致规范了煤炭采样和制备环节，同时还增加了煤炭采样方法和核定采样精度的内容。

二、煤炭采制样过程中的误差来源

（一）煤炭采样过程中的误差来源

在进行煤炭采样时，煤质检测人员需严格按照GB475-2008《煤样的制备方法》所制定的采样规范与标准。采取具有代表性的煤样是煤炭采样的根本目的。要想保证整批煤的平均质量能够为采样得到的煤样所代表，检测人员需对划分整批煤样采样单元以及划分煤炭采样时间和质量间隔的过程加以控制，同时还要对煤炭子样数的分布、质量的均匀进行严格地控制。要想在一个煤样采样单元中取得有代表性的煤样，其关键在于煤炭子样的数量一定要充足。如果被采集的煤样存在较大面积的不均匀性，那么对煤质检测人员而言采集到具有较大代表性的煤样是具有一定难度的。在实际采样过程中，增加煤炭子样的数量能够促进煤炭采样精密度的提高。如果整批煤出现较为明显的不均匀性分布现象，煤质检测人员需将整批煤分成几个采样单元，每个采样单元可再次划分为若干个煤炭子样，将这些煤炭子样合并成几个分样并进行测试即可将整批煤的品质直观表述出来。在采样中，检测人员需知晓有几个采样单元就有几个总样，在进行煤炭采样单元划分时还需注意均匀分配，此处的均匀分配并不是我们常说的平均分配。在进行煤炭采样时，笔者不建议对静止的煤炭进行采样操作。以煤堆采样为例，其布置在煤堆表面的采样点会导致煤堆内部与煤堆表面产生较大的差异，所采取的煤样自然无法代表整批煤炭的质量。再加上煤堆表面粒度会由于煤炭粒度离析作用的影响而出现分布不均的现象，煤炭采样系统就会出现偏差。采用人工操作的方式对移动煤流进行采样，也会由于误差的产生而导致整个断面的采样操作无法完成。

（二）煤炭制样过程中的误差来源

制备出与所采集煤样的物力化学性质完全一样的实验室用煤样就是煤炭的制样。煤炭的制样过程也应当在GB474-2008《煤样的制备方法》所提出的规范与标准下进行操作。煤炭制样主要包括破碎、混合、缩分等环节，特殊情况下还包括筛分和空气干燥的过程。

1.破碎。之所以要对采取的煤样进行破碎操作，主要是由于采取的煤样粒度已经超过了化验所需要的粒度，破碎操作能够有效促使煤样颗粒数目的增减与之后缩分步骤所产生误差的减少，煤炭制样的精密度随之能够得到提高。

2.混合。常用的混合煤样的操作形式主要是堆锥，如果检测人员在堆锥的过程中忽视了增加均匀度，煤炭粒度离析作用会对煤样制备的精密度造成一定的影响。在铲煤时，需从锥底铲起，而且还要将煤样尽最大可能都铲过来，在铲煤的过程中还要保证两个煤堆之间不粘连。在堆锥时需进行煤样撒落操作，此时需注意从堆尖开始并保证每铲的煤量不要太满，且可分几次完成撒落。检测人员边走动边抖动铲头，这样的操作方式能够把煤样均匀地撒落在煤堆四周。撒落完煤样之后还需将其摊堆开来，以均匀的力度将煤样朝各个方向向外推，反复堆摊三次以上即可视为煤样均匀。

3.缩分。在保持煤样粒度不变的情况下将煤样质量减少至能够满足最终检验需求的操作就是缩分，其在煤炭制样中的作用就是减少检测人员后续的工作负荷。人为缩分会是煤炭制样过程中误差的来源之一，使用二分器和机械缩分能够尽量减少误差，而且每一阶段缩分的留样量必须要与国家制定的相关标准中的粒度与留样的相应关系相符合，缩分过程中的煤样精密度才能够得到保证。

4.篩分。将煤样中不符合要求的颗粒分离出来的并对其重新进行破碎处理的过程就是筛分。筛分操作能够让原本不均匀的煤样达到一定的分散程度，缩分过程中所产生的误差也会得到进一步减少。在筛分过程中容易出现这样的误差，即煤样并没有在空气中连续干燥1h，煤样质量极其不稳定，测定结果最终出现偏差。此外，对其他项目的基准换算过程中也非常容易出现换算误差。

三、不同采制样方式所得煤样数据分析

在分析完煤炭采制样过程中的误差来源的基础上，笔者选取了A、B两种煤样，分别采用国标和非国标两种方式对它们进行了采制样实验。为了避免人为因素造成实验误差，对两种煤样的采制样操作均由一人独立操作完成。全水分煤样粒度为13mm，分析样为0.2mm，A煤样在煤炭采样和制备两个环节都进行了比较，B煤样则仅仅在制样方面进行了对比。测定结果如表1所示，表中的GB是指按照国家标准的方式采制煤样，WC是指存在误差来源采制煤样。

在采制A煤样的过程中，检测人员是按照前文所提及的GB475《煤样的制备方法》和GB474《商品煤样人工采取方法》两种国家标准的相关规定进行操作并得出的数据，即GB，表中的WC1是检验人员完全按照GB475的相关规定所进行的采样操作而得出的数据，WC2的获得则完全没有按照国家标准进行操作。在采制B煤样时，检测人员按照GB475的相关规定得出了GB数据，但没有完全按照国家标准得出WC的数据。通过对表1的分析我们不难看出，A煤样中GB和WC1全水分实验的结果基本接近，WC2样的全水分比GB和WC1样的全水分都大。WC2的Mt值较高，Qnet，v，ar值却偏低，导致这一结果的原因主要是WC2样品是经过除尘喷头后在皮带上采取到的表面煤样。A、B两煤样的GB样的Aad值均比A煤样的WC1样以及B煤样的WC样要低，这是由于在对WC1样和WC样进行制备的过程中，并没有按照国家标准中的相关规定进行操作，煤样出现了粒度离析的问题，进而导致了煤样在缩分过程中粒度分布不均的现象，Aad和Qnet，v，ar三个数据出现了一定的差异。作为目前多数煤炭交易的计价依据，Qnet，v，ar出现错误会对煤炭贸易双方的利益造成最直接的影响，而根据这一实验我们可知，出现错误的根源就是采制样过程没有严格参照国家制定的相关煤炭采样、制备标准。

结束语

煤炭采样是煤炭贸易双方展开交易的第一环节，如果没有在采样过程中采取科学合理的采样方式，也没有严格遵照国家相关标准，那么煤炭采样会对后续的煤炭制备过程和分析化验过程造成最直接的影响，检测人员的工作负荷大大增加，煤质分析的结果则会大大降低。对此，在进行煤炭采样时，应尽量使用无偏差的机械化设备，与此同时还要保证煤炭子样的数量。在煤炭制样过程中，其较多的操作步骤使得误差存在的可能性更高，因此煤质检测人员的专业知识与制样技术就显得尤为重要。在进行煤炭采制样操作时，需严格遵照国家相关标准，提高煤样代表性的同时还可减少贸易双方不必要的煤质纠纷。

参考文献

[1]郝旭丽.煤炭采制样的精细化探讨[J].山东煤炭科技，2016，01：177-179.