煤炭人工采制样常见问题及对策
煤炭人工采制样常见问题及对策
摘要煤炭采样和制样，是煤质分析的两个最重要环节。在实际操作中，有时会遇到许多棘手问题，无法按现行采.制样国家标准的条文进行操作。本文通过对部分问题深入分析，提出问题的解决对策，旨在与大家共同探讨其最好的解决方案。
关键词采制样棘手问题对策
1煤炭人工采(制)样的现实性
煤质分析，包括采样、制样、化验3个环节，误差也来源于这)方面。从统计角度看，若误差用方差表示，则煤质分析的总误差有80%来源于采样，有16%来源于制样，分析化验仅占4%。因此，从一批量的商品煤中抽出几百公斤煤样，经过一系列破碎、缩分，制成所需的分析煤样后，该批煤的质量指标就已被确定。可见，采取有代表性煤样，并将其无偏差地制备成分析试样，是取得可靠数据的两个最重要环节。
为确保煤质数据的科学.准确，实际操作中，要严格按采样和制样国标规定的方法进行操作。但即便如此，还是会经常遇到供需双方关于灰分、水分、发热量等纠纷。究其原因，主要由于双方都是人工采样，不但偶然误差较大，而且还往往存在人工采制样无法解决的问题。
（1）采、制样程序不尽相同，完全依靠采制样人员对标准的理解和把握程度；
（2）采、制样工具及设备规格各地也不统一；
（3）有的企业没有把采制样工作列为技术工作，人员文化素质低，对标准理解仅局限于条文表面字意；
（4）实施过程中，当现实与标准无法对号入座时，不能灵活运用；
（5）在极特殊情况下，无章可循。
煤炭贸易中，我们提倡使用机械化采样。不仅可提高数据可靠性，消除人为因素干扰，还可节省大量的人力.物力和财力，提高工作效率。
目前，多数煤炭生产和利用企业仍采用人工采、制样。这里，不否认人工采制样方法的准确性，如果严格按国家标准操作，人工采制样和机械化采制样均能够满足要求。但在按国家标准进行操作时，应遵循以下原则。
a.采制样标准和其他煤炭化验标准在执行上有所不同。采、制样标准是原则，不包含所有其具体情况；实际工作应在两个标准的原则指导下，根据情况，设计出具体方案。
b.实际上，教条应用两个标准，就是违背两个标准关于“代表性”和“无偏差”的原则：采样是采取有代表性煤样；制样是制备出与所采煤样在物理性质或化学性质上无偏差的实验室煤样。
2采样常见问题分析与对策
2.1煤堆采样
实际工作中，煤堆采样最普遍，但煤堆采样是所有采样方式中代表性最差的一种，尤其是对于较大的煤堆。
（1）无论采样人员如何布置采样点，都分布在煤堆表面。如果煤堆内部与其表面的品质差异较大，则其表面采取的总样品质无法代表整批煤。
（2）GB475规定，煤堆采样子样点应按煤堆顶、腰、底分布，但未明确3条线分布比例。通常，采样人员根据煤堆顶、腰、底的大小主观选择，如（1：2：3）、（2：5：9）、（1：3：5）等，其原则是按质量基布点。然而，由于粒度离析与分聚，使煤堆在3层上的粒度分布不一致，造成采样系统偏差，即大粒度煤的品质，对总样贡献的权重较大。
a.对策一。用于结算的商品煤煤堆采样，应尽可能在高度低于2m的煤堆上采样。若必须在高于2m的煤堆上采，应仔细核对煤堆的来源和煤种。对于同一来源、同一煤种的煤堆采样,一般能取得有代表性煤样；如无法确认是否来源于同一矿区、同一品种煤，最好在装卸过程中分层采样，或对煤堆采样进行检查水平评价，必要时迁移煤堆，并在迁移过程中分层采样。
b.对策二。顶、腰、底子样点分布比例，应根据煤堆形状、粒度分布进行合理选择。事实上，无论是港口、电厂，还是矿区发煤站，很难见到标准锥形体煤堆。因此，必须根据具体情况决定；笔者较倾向(1:3:5)的比例布点。
2.2火车采样
(1)GB475规定，“原煤、筛选煤火车采样不论车皮容量，每车至少采取3个子样”。但对于61～63t的车皮，1000t是16节车皮，按上述规定仅采48个子样，就违背GB475表2规定的火车1000t采样单元至少采60个子样的规定。
(2)原煤、筛选煤火车采样，每车至少3点，对角线分布，首尾点距离车角1m处，在用户挖坑0.4m采样。但对于密度较大的商品煤或车箱未装满，车角处无煤或少量煤情况下，就给采样带来困难。
a.对策一。GB475是1995、1996年修订的，当时的车皮容量为50t/节，现已淘汰。作为标准的缺陷，建议GB475修订时改进。目前执行GB475-1996时，笔者认为，采取补点的办法较稳妥。对于1000t采样单元，可将不足的12个子样均匀分布于采样单元中；或规定每车皮至少采4个子样，这样，对于1000t采样单元，采取的子样数目就为64个。
b.对策二。车角处没有煤或少煤时，若遵循距车角1m处采样，将影响样品代表性，会使采样产生系统误差。笔者建议，位置可向中心移动，可考虑距车角1.5m、2m。这种办法采取的子样较1m处的代表性好。2.3煤流采样
(1)煤流速度过快，人工在皮带中部或皮带落流处不容易采样。
(2)左、中、右轮流取样作为一个子样，人工无法实现。
对策。皮带采样，应尽可能采用机械化采样器。
3制样常见问题分析与对策
(1)按GB474制样程序图制样，留样量过大。实际上，很难真正按程序图中规定的各粒级最小留样量制样，尤其在使用破碎-缩分联合制样机时，问题更突出。例如，缩分比1/8的制样缩分机，出料粒度≤13mm时，若使最小留样量大于15kg，则系统入料必须大于120kg；出料粒度≤6mm时，系统入料必须大于60kg。
(2)取全水方法不统一。按照GB474规定，采用9点法在≤13mm和≤6mm两种粒度下均可取全水样。但对于量少的煤样，无法采用9点法。
(3)空气干燥煤样实现过程不统一。有采用自然凉干法，有采用标准推荐的方法--低于50℃于烘箱中烘烤，且连续1h质量变化小于0.1%。两种方法得到的空气干燥基水分截然不同，有时甚至相差4个百分点。
(4)存查样结果与原分析样结果的误差极限与现行GB483规定的重复性限和再现性临界差均无法吻合。当对分析结果置疑，或买卖双方产生纠纷，或对化验人员考核，需要对存查煤样再化验时，无论是在同一化验室，还是不同化验室，都没有明确的误差界限。
a.对策一。GB474关于各粒级下最小留样量的规定，完全以手工制样为基础。其程序涵盖国内所有化验室的制样自动化水平。如机械化缩分煤样，笔者认为，可适当放宽对最小留样量限制，否则会限制制样缩分机的适用范围。当然，这应通过实验证明：特定缩分比下，对于特定变异性的煤，在该留样量下，其制样精密度必须满足GB474要求，且制样机留样和弃样间无显著性差异。
b.对策二。全水分煤样的制取，既要考虑实验室要求，又要兼顾煤外水分的大小。按实验室对测煤全水分煤样的粒度要求，选择制样程序时，原始粒度的煤样最好一次破碎就达到能够在弃样中获得全水分。但对于量少的煤样，如10kg左右，采取9点法取全水分样，所造成的水分损失将大于用二分器缩分方法。国标规定，取全水分样，既要速度快，又要尽可能少通过机器设备。因此，取全水样时，应以满足水分损失最小的方法为首选。
c.对策三。国内贸易中，空气干燥基水分仅作为校正和换算用。因此，无论是自然干燥还是空气干燥，只要煤样没有被氧化，煤样水分均匀，且煤样称准，水分大小不会对干基结果和收到基结果产生较大影响。
d.对策四。对存查煤样与原分析煤样结果间的误差极限应分两种情况：一是在同一化验室，由同一人员实验，这时，应以再现性临界差为极限值(不同化验室允许差)；二是在不同化验室实验，例如因纠纷引起，可以不考虑原来分析煤样结果，以存查样结果仲裁。
4结论
(1)采制样标准是原则规定，它不可能包容所有具体情况。因此，必须具体问题具体分析；
(2)实际采样中，在不违背标准的思想和原则下，应以采取有代表性煤样为出发点；
(3)实际制样中，应以无偏差制备出能代表总样性质的煤样为工作原则。
扩展阅读：商品煤采制样培训考核试卷1(答案)
采制化人员培训采制样考试试卷
单位：_________________________姓名：______分数一、填空题（30分）
1、一皮带运输机以350吨/小时的流量输送0～25mm的洗精煤，欲以1750吨为一采样单元进行采样。如按时间间隔采样时，每隔15min采1个子样。如按质量间隔采样时，每隔87.5t采1个子样。
2、煤炭采样和制样的目的，是为了获得一个其试验结果能代表整批被采样煤的的试验煤样。采样的基本要求是被采样批煤的所有颗粒都可能进入采样设备，每一个颗粒都有相等的机率被采入试样中。
3、在标称最大粒度小于150mm的批煤中，有时会存在粒度大于150mm的大块物料（煤或矸石）。采样时遇到大块物料不能故意推开，应采入子样中。采样后，将粒度大于150mm大块物料和其它物料分别进行制样和化验，按粒度大于150mm大块物料在批煤中的比例进行加权平均，以获得总样的参数（如灰分或发热量）结果。
4、对于标称最大粒度为50mm的400t筛选煤（Ad＜20.00％）的煤堆按照1个采样单元采样，最终总样质量应至少为170kg。
5、在从火车、汽车和驳船顶部煤采样的情况下，在装车（船）后应立即采样；在经过运输后采
样时，应挖坑至0.4m～0.5m采样，取样前应将滚落在坑底的清除干净。子样应尽可能均匀布置在采样面上，要注意在处理过程（如装卸）中离析导致的大块堆积（例如，在车角或车壁附近）。
6、一堆原煤筛分试验结果：＞150mm占1.2％、150～100mm占1.2％、100～50mm占1.8％、50～25mm占6.8％、＜25mm占89.0％，则对这堆原煤采样时每个子样质量至少为3kg。7、移动煤流采样可在煤流落流中或皮带上的煤流中进行。为安全起见，本标准不推荐在皮带上的煤流中进行。
8、停皮带采样法是从停止的皮带上取出一全横截段作为一子样，是唯一能够确保所有颗粒都能采到的、从而不存在偏倚的方法，是核对其它方法的参比方法。
9、按《煤样的制备方法》规定，在粉碎成0.2mm的煤样之前，应用磁铁将煤样中铁屑吸去，再粉碎到全部通过孔径为0.2mm的筛子，并使之达到空气干燥状态，然后装入煤样瓶中（装入煤样的量应不超过煤样瓶容积的3/4），以便使用时混合，送交化验室化验。
10、制样和化验误差几乎全产生于缩分和从分析煤样中抽取少量煤样的过程中。影响制样精密度的最主要的因素是缩分前煤样的均匀性和缩分后煤样的留量。11、试样制备的目的是通过破碎、缩分、混合和干燥等步骤将采集的煤样制备成能代表原来煤样特性的分析（试验）用煤样。
12、空气干燥是将煤样铺成均匀的薄层、在环境温度下使之与大气湿度达到平衡。空气干燥时煤层厚度不能超过煤样标称最大粒度的1.5倍或表面负荷为1g/cm2（哪个厚用哪个）。13、全水分煤样可用棋盘法、条带法、二分器法和九点法采取。为避免水分损失，空气干燥前应尽量少对煤样进行处理，采取全水分后余下的煤样，除九点法取样后的余样外，可用以制备一般分析试验煤样。
14、制备全水分煤样时空气干燥的目的主要是测定外在水分和在随后的制样过程中尽可能减少水分损失。制备一般分析煤样时空气干燥的目的主要是使煤样顺利通过破碎和缩分设备和避免分析试验过程中煤样水分发生变化。
15、缩分是制样的最关键的程序，目的在于减少试样量。试样缩分可以用机械方法，也可用人工方法进行。为减小人为误差，应尽量使用机械方法缩分。
国家煤炭质量监督检验中心第1页共4页采制化人员培训采制样考试试卷
二、选择题（30分）
1.按照基本采样方案，最大粒度为25mm的201*t混煤（Ad>20.00％）的煤堆上至少应采取C煤样。
A40kgB85kgC128kgD170kg2.下面哪种采样方式代表性最差AA煤堆采样C汽车顶部采样B火车顶部采样D煤流采样
3.在煤堆或运输工具顶部采样时，采样工具的开口尺寸应是煤标称最大粒度的CA1.5倍B2.5倍C至少3倍D2.5～3倍4.灰分大于20％的筛选煤的采样精确度按《商品煤样人工采取方法》基本方案规定为B。
A灰分值的2%C发热量的2%B2%（灰分，绝对值）；D2%（水分，绝对值）5.用户核对4节火车车皮（240吨）筛选煤质量，至少应该采取C个子样
A.15B.30C.18D.6
6.某洗煤厂生产的洗精煤，计划灰分（Ad）为8.00%，对其人工采、制、化后，所得到的干基灰分应在C范围内波动。
A．6.50%～9.50%B．6.00%～10.00%C．7.00%～9.00%D．7.20%～8.80%7.某批煤在子样数目、子样点布置不变的情况下，单独过大地增加子样质量D。A．显著提高煤质结果的准确性。B．对采样精密度提高意义不大。C．虽增加了后续制样的工作量，但可显著提高采样精密度。
D．可以显著地消除人为误差，但不显著提高采样精密度，同时又增加后续工作量。8.煤炭采样系统误差（偏倚）首要来自C。
A．子样点分布有偏倚B．子样数目不够C．煤炭本身煤质均匀性差D．子样数目过多9.根据国家标准汽车采样时，精煤煤量少于1000t的最少子样数目为CA.5个B.6个C.10个D.18个10、为了清洗不易开启的破碎机，应按B操作。A．从取来的煤样中取出一小部分放入破碎机，入洗后倒掉
B．从被采样的煤中另外再取一小部分放入破碎机中，碎后将其弃去C．随便用什么煤样清洗后弃掉D．用水冲洗后直接使用
11、人工堆掺混合大量煤样时不便，应按B方法进行简化。
A．称量均等的几分再分别堆掺缩分。B．不需分成均等，但堆掺缩分次数要相同。C.将煤样摊成一扁平体后，依据GB475原则采样来减少煤样量。D．因为量大堆掺一次即可缩分，既保证缩分精度，又减少工作量。
12、依据GB474规定，用二分器缩分煤样时，操作符合标准规定的是C。A．先将煤样反复人工堆掺混合均匀，然后用铲分次倒入二分器中。
B．先将煤样混合均匀3遍，入料时，应使煤呈柱状流沿整个二分器开口幅度摆动。C．象B那样操作，但不必混合。
D．不必混合，但应使用开口尺寸与二分器开口幅度相近（略小）的铲，使煤流宽度与二分器的开口幅度一致。
13.依据GB474规定，九点法取全水分样品，根据A确定煤饼的厚度。
A．煤样粒度的3倍B．没有限制，但越薄越好C．煤样量的多少，厚度适中D．通常20～40mm
14.我国标准规定，在缩分过程中，每一阶段的最少留样量取决于B。A．煤样量的多少。B．煤样粒度的大小。
国家煤炭质量监督检验中心第2页共4页采制化人员培训采制样考试试卷
C．具体制样目的、要求。D．制样设备能力和制样人员多少。
15.用来制备一般和共用煤样破碎至粒度为6mm时，缩分后总样的质量至少为B。A0.7kgB3.75kgC1.25kgD3kg
三、论述题（20分）
1、简述静止煤采样用系统采样法和随机采样法分布子样的方法。各有什么优缺点？
答：系统采样法：将采样车厢/驳船表面分成若干面积相等的小块并编号，然后依次轮流从各车的各个小块中
部采取1个子样，第一个子样从第一车（船）的小块中随机采取，其余子样顺序从后继车（船）中轮流采取。
优点：操作方便。缺点：如果煤质出现周期性变化，采样所得结果与实际偏差较大。随机采样法：
将采样车厢/驳船表面划分成若干小块并编号。制作数量与小块数相等的牌子并编号，一个牌子对应于一个小块。将牌子放入一个袋子中。
决定第1个采样车厢/驳船的子样位置时，从袋中取出数量与需从该车厢/驳船采取的子样数相等的牌子，并从与牌号相应的小块中采取子样，然后将抽出的牌子放入另一个袋子中；决定第2个采样车厢/驳船的子样位置时，从原袋剩余的牌子中，抽取数量与需从该车厢/驳船采取的子样数相等的牌子，并从与牌号相应的小块中采取子样。以同样的方法，决定其它各车厢/驳船的子样位置。当原袋中牌子取完时，反过来从另一袋子中抽取牌子，再放回原袋。如是交替，直到采样完毕。
以上抽号操作也可在实际采样前完成，记下需采样的车厢及其子样位置。实际采样时按记录的车厢及其子样位置采取子样。
缺点：增加了编号工序，操作较麻烦。优点：可以避免由于煤质出现周期性变化造成的采样误差。
2、试说明煤样制备包括那些步骤以及每个步骤的主要作用。答：煤样制备的一般工序：破碎、筛分、混合、缩分、干燥
破碎：是将煤样粒度减小的操作过程，分机械设备破碎和多阶段破碎缩分两种。破碎的目的：在于增加试样颗粒数（增加不均匀质的分散程度），以减少缩分误差。同样质量的试样，粒度越小，颗粒数越多，缩分误差越小。
筛分是分离出不符合制样的一定阶段的粒度要求，而将其进一步破碎到要求的粒度，以保证在各制样阶段都达到一定的分散程度。
混合的目的是通过人为的方法使煤样尽可能均匀。从理论上讲，缩分前进行充分混合会减小制样误差，但实际并非完全如此。如在使用机械缩分器时，缩分前的混合对保证缩分精密度没有多大必要，而且混合还会导致水分损失。
干燥的目的是使煤样顺畅的通过破碎机、缩分机、二分器和过筛；是为了避免分析试验过程中煤样水分发生变化，而影响结果换算。
缩分是在粒度不变的情况下质量减少，以减少后续工作负荷和最后满足检验所需要的煤样质量。缩分是制样的最关键的程序，是制样误差的主要来源。试样缩分可以用机械方法，也可用人工方法进行。为减小人为误差，应尽量使用机械方法缩分。缩分可在任意阶段进行，缩分后试样的最小质量应满足标准的规定，当一次缩分后的质量大于要求量时，可将缩分后试样用原缩分器或下一个缩分器作进一步缩分。当试样明显潮湿，不能顺利通过缩分器或沾黏缩分器表面时，应在缩分前进行空气干燥。
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四、计算题（20分）
1.一列火车共60节车皮（60吨/节），装载不同品种的煤发至不同的用户：
5节5级精煤发至焦化厂A；20节5级精煤发至焦化厂B；20节15级筛选煤发至电厂A；10节15级筛选煤发到电厂B；5节14级筛选煤发至电厂C。
问至少应采取几个总样？每个总样如何构成？每个总样的子样数目？如何布置子样点?答：总样构成用户子样数目25个子样点布置火车顶部15点系统采样法，每车采1点90个20个火车顶部15点系统采样法，每车采3点火车顶部15点系统采样法，每车采4点1（25节）焦化厂A2（30节）3（5节）焦化厂B电厂A电厂B电厂C2．对180kg潮湿的、粒度＜50mm的筛选煤，请用颚式破碎机（出料粒度＜25mm）、颚式破碎机（出料粒度＜13mm）、锤式破碎机（出料粒度＜6mm）、锤式破碎机（出料粒度＜3mm）、对辊式破碎机（出料粒度＜3mm、＜1mm）、密封式粉碎机（出料粒度＜0.2mm）以及各种规格的圆孔筛和二分器制备出一个13mm的全水分煤样、存查煤样和分析煤样。
答：将180kg潮湿的、粒度＜50mm的筛选煤摊在钢板上晾一段时间，估计不堵塞机器后收集起来并称重，然后用颚式破碎机（出料粒度＜25mm）破碎，用与25mm相应的二分器缩分两次，将留样用颚式破碎机（出料粒度＜13mm）破碎，用与13mm相应的二分器缩分1次，在弃样中缩分出不少于3kg的全水分样品，将留样用锤式破碎机（出料粒度＜6mm）破碎，用与6mm相应的二分器缩分2次，将留样用对辊式破碎机（出料粒度＜3mm）破碎，经3mm圆孔筛过筛后，用与3mm相应的二分器缩分出不少于700g的存查样和不少于100g分析样，将分析样在不高于50℃的烘箱中干燥，然后用密封式粉碎机（出料粒度＜0.2mm）粉碎，过0.2mm方孔筛、达到空气干燥状态后装瓶。
国家煤炭质量监督检验中心第4页共4页
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