电煤的机械采样和制样.docx
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电煤的机械采样和制样
煤炭机械化采制样（GB/T19494-2004）
（一）机械采样（GB/T19494。
1-2004）
1.采样精密度
1）采样精密度计算
一批煤采样精密度取决于煤的变异性（即初级子样方差），从一批煤中采取的总样数目（采样单元数目），每个总样中的子样数目及与标称最大粒度相应的试样质量。
在试样质量一定的条件下，采样精密度与以上因素有以下关系：
……………………………………
（1）
式中PL——一批煤在95％的置信水平下的采样、制样和化验总精密度，％；
V1——初级子样方差；
n——每一采样单元子样数；
m——一批煤被划分成的采样单元数；
u——一批煤中实际采样的采样单元数；
Vm——采样单元方差；
VPT——制样和化验方差
在连续采样条件下，“u=m，公式
（1）变为：
…………………………….
（2）
当一批煤作为一个采样单元采样时，m=1，公式
（2）变为：
…………………………（3）
根据公式
（1）、式
（2）和式（3），在V1、Vm和VPT已知条件下，即可求得达到期望精密度所需划分的采样单元数m、实际采样的采样单元数u和每一采样单元子样数n，制定出采样作业方案。
①初级子样方差（V1）确定
Vl按下述方法之一确定：
（1）直接测定。
从一批煤（最好是一采样单元或一运输批）中，以均匀的间隔至少采取50个子样。
将子样分成两份或在制样第一缩分段缩分出两份，将每份试样用与采样系统相连的制样系统制成一般分析煤样，并测定其灰分Ad。
按下式计算制样和化验方差VPT：
……………………………………………..（3）
式中di——两份试样的灰分差值；
n——子样数。
按下式计算初级子样方差V1：
………………………………………（4）
式中xi——每个子样的双份试样的灰分平均值；
n——子样数。
（2）根据类似煤炭用类似采样系统采样时测得的V1确定。
（3）在无资料可用下，先假定Vl=48，并在采样后按有关方法国家标准GB/T19494.3-2004核验。
②采样单元方差（Vm）确定
采样单元方差Vm的影响因素和初级子样方差相同，但影响程度较小。
采样单元方差可以根据过去的资料来确定，条件允许下可按类似于测定Vl的方法测定，否则应假定其起始值为5。
③制样和化验方差确定
制样和化验方差VPT可用下述方法之一求得：
（1）用①
（1）所述方法直接测定。
（2）根据类似的煤炭用类似的制样程序测得的值确定。
（3）在没有制样和化验方差资料情况下，可开始假定VPT=0.2。
制样后国家标准GB/T19494.3-2004按有关方法核验。
2）采样精密度确定
采、制、化总精密度由有关各方协商确定，在没有协议精密度情况下可按下表1规定值设定。
表1采、制、化总精密度
煤种类
精密度（Ad）／％
精煤
其他煤
±0.8％
±1/10，但≤1.6％
2采样单元数（m）和子样数（n）确定
1）．V1、Vm和VPT已知下的采样单元数和子样数确定
（1）根据V1、Vm和VPT的测定值确定。
①连续采样。
设定一个m值，然后按下式计算n：
……………………………………….（.5）
如计算的n值为无穷大或负数，则证明制样和化验误差较大，在已设定的采样单元数下达不到要求的精密度。
此时，或当n大到不切实际时，应用下述方法之一增加采样单元数m：
估计一适当的m值，然后按式（5）计算n，如计算出的n仍不合适，则再给定一m值，再计算n，直到可接受为止；或设定一实际可接受的最大n
值，然后按下式计算m：
……………………（6）
如果需要，可将m值调大到一适当值，然后重新计算n。
当计算n小于10时取n=10。
②间断采样。
设定一个m和u值，然后按下式计算n：
…………………………..（7）
如计算的n为无穷大或负数，则证明制样和化验误差较大，在已设定的实际采样单元数u下达不到要求的精密度。
此时，或当n大到不切实际时，应用下述方式之一，增加实际采样单元数u：
估计一较大的u值，然后按式（7）计算n，并重复此过程，直到n可以接受为止；或设定一实际可接受的最大n值，然后由下式计算u：
…………………………………………..（8）
如果需要，可将u值调大到一适当值，然后按式（7）计算n。
当n小于10时，取n=10。
（2）根据相似煤炭用相似采样系统采样的V1和VPT确定。
…………………………………………..（9）
…………………………（10）.
式中Mo——测定V1和VPT的批煤量；
M——欲采样的批煤量。
2）．V1、Vm和VPT未知下的采样单元数和子样数确定
先设V1=48、Vm=5和VPT=O．2，并在采样后对采样精密度进行核对，需要时对m、u和n进行调整。
或按以下规定决定在火车和汽车载煤中进行非全深度采样和连续采样下选煤和未选煤的采样单元数和每个采样单元的子样数，并在采样后对采样精密度进行核对，需要时再对m和n值进行调整：
①采样单元数按下式计算：
……………………………………….（11）
式中M——被采样批煤量，t。
②子样数按表2决定。
表2相应精密度下每个采样单元的子样数目
不同采样点的子样数n
煤种
精密度
（灰分）／％
煤流
火车和驳船
煤堆和轮船
选煤
±0.8
16
22
22
未选煤
±1/10灰分，且≤1.6
28
40
40
③粒度分析总样的子样数可开始取25。
3总样的最小质量确定
表2和表3分别列出了一般分析试验（共用试样）、全水分测定和粒度分析
用总样的最小质量。
表2给出的试验试样的最小质量可使灰分缩分方差减小到0．01，
相当于精密度为0．2％。
在其他缩分精密度下的最小总样质量可按下式计算：
……………………………………………….（.12）
式中m0——表2规定的总样最小质量，kg；
PR——要求的灰分缩分精密度，％。
表2一般分析试验总样、全水分总样／缩分后总样最小质量
标称最大粒度
缩分精密度为O．2％（灰分）下的总样
质量／kg
标称最大粒度
缩分精密度为O．2％（灰分）下的总样
质量／kg
／mm
一般分析和共用试样
全水分试样
／mm
一般分析和共用试样
全水分试样
300
200
150
125
90
75
63
50
45
38
31.5
15000
5400
2600
1700
750
470
300
170
125
85
55
3000
1100
500
350
125
95
60
35
25
17
10
25
16
13
11.2
10
8
6
4
3
2.0
1.0
40
20
15
13
10
6
3.75
1.5
0.7
0.25
0.10
8
4
3
2.5
2
1.5
1.25
1
0.65
—
-
表3粒度分析总样的最小质量
标称最大粒度
／mm
精密度1％下质量
／kg
精密度2％下质量
／kg
标称最大粒度
／mm
精密度1％下质量
／kg
精密度2％下质量
／kg
300
200
150
125
90
75
63
50
45
38
54000
16000
6750
4000
1500
950
500
280
200
130
13500
4000
1700
1000
400
250
125
70
50
30
31.5
25
16
13
11.2
10
8
6
4
3
65
36
8
5
3
2
1
0.65
0.25
0.25
15
9
2
1.25
0.7
0.5
0.25
0.25
0.25
O．25
4初级子样质量确定
初级子样质量可根据机械采样器的尺寸、煤的流量等因素计算。
1．落流采样器——沿垂直煤流方向横截落流的采样器
…………………………………………………..（13）
式中m——子样质量，kg；
C——煤的流量，t／h；
b——采样器开口，mm；
v——采样器速度，m／s。
2·横过胶带采样器
…………………………………………………..（14）
式中m——子样质量，kg；
C——煤的流量，t／h；
b——采样器开口，mm；
vb——胶带速度，m／s。
3．螺旋杆采样器——从煤表面垂直插入煤中
…………………………………………………（15）
式中m——子样质量，kg；
d——采样器开口直径，m；
L——采样器长度，m；
ρ——煤的堆积密度，kg／m3。
大多数机械化采样系统的初级子样质量都大大超过构成一个总样所需的质量（表2
和表4）。
为避免试样量过多，可对初级子样进行缩分，或原样缩分或破碎后缩。
但是缩分后初级子样质量应满足公式（16）规定的平均最小子样质量和公式（17）
规定的绝对最小子样质量。
…………………………………………………………（16）
式中
——平均最小子样质量，kg；
mg——最小总样质量，kg；
n——采样单元子样数。
…………………………………………………….（17）
式中ma——与煤粒度相应的绝对最小子样质量，kg，最少0·lkg；
d——被采样煤标称最大粒度,mm。
5几种采样机械要求
1）．一般要求
机械化采样器的基本条件：
（1）能无实质性偏差地收集子样并被权威性的试验所证明。
（2）能在规定条件下保持工作能力，不因清扫或维修而中断采样。
（3）能够按规定要求分布并采取子样。
为满足上述要求，采样器的设计和生产，应达到以下要求：
（1）足够牢靠，能在可预期到的最坏的条件下工作。
（2）有足够的容量以收集整个子样或让其全部通过，子样不损失、不溢出。
（3）能自我清洗，无障碍，运转时只需极少量的维修。
（4）能避免样品污染，如停机时杂质进入，更换煤种时原先采样的煤滞留。
（5）被采样煤的物理化学特性变化，如水分和粉煤损失、粒度分析样的粒度离析降至
最低程度。
2）．落流采样器基本要求
（1）切割器截取一完整的煤流横截段为一子样。
（2）切割器的前后切割缘在同一平面或同一圆柱面上，该平面或圆柱面最好与煤流下
落的平均轨迹垂直。
（3）切割器切割速度不得大于1.5m／s，且以均匀的速度切取煤流，任一点的速度变
化不得大于预定速度的5％。
（4）切割器应设计得使煤流的任何部分在切割口中暴露相等的时间。
（5）切割器开口尺寸至少为被采样煤标称最大粒度的3倍，如切割口为锥形，则其最窄
端的尺寸不得小于煤的标称最大粒度的3倍，且初级子样切割器的开口不得小于30mm。
（6）切割器的容量应能在煤流预计最大流量下，完全收集或通过一完整子样，不损失、不溢出、不阻塞。
（7）试验证明没有实质性的偏倚。
3．）横过胶带采样器基本要求
图1为移动式和固定式横过胶带采样器。
前者采样时沿胶带运行方向与煤流同步
（a）
（b）
图1横过胶带采样器
a一移动式；b一固定式
移动、在移动中横切煤流采取子样。
采样轨迹为一与胶带中心线垂直的直线，切取的子样相当于停胶带采样采取的子样；后者采样时固定于一个位置横切煤流采取子样，采样轨迹为一与胶带中心线相交的斜线。
采样器横切煤流的速度对胶带速度之比越小，两者夹角也
越小，采样器有效开口尺寸也越小。
该种采样器的技术要求为：
（1）切割器两边板平行，并沿与胶带中心线相垂直的方向切割煤流。
（2）切割器切取一完整的煤流横截段为一子样，该横截段可以是与胶带中心线垂直
的，也可以是倾斜的。
，
（3）切割器的速度越快越好，但必须均匀，任一点的速度变化不得超过预定速度的
10％。
对于采取粒度分样试样，切割器的速度不能快到将煤粒击碎。
（4）切割器有效开口尺寸至少为被采样煤标称最大粒度的3倍。
（5）切割器的容量应能在煤流预计最大流量下，完全收集一完整子样。
（6）试验证明没有实质性偏倚。
4）机械螺杆采样器基本要求
图2为两种机械螺杆采样器。
其结构均是一钢制圆筒内有一螺旋杆，采样器的螺距及环距（轴边与圆筒内壁的距离）均至少为被采样煤标称最大粒度的3倍。
采样时，采样器由煤表面垂直旋入至底部，采取一全深度煤柱为一子样。
其中图2a所示螺杆为一特殊设计的阿基米德螺旋，螺旋下部几环为全螺旋，其上为锥形螺旋，以便在上部留有足够的空间容纳煤样，采样后需将采样器提升出煤表面，卸下煤样；
（a）（b）
图2机械螺杆采样器
1一锥形螺旋；2一钢筒；3一全螺旋；4一螺距；5一环距；6一出煤口；7一钢筒；8一螺旋；9～轴
图2所示螺杆整个都为全螺旋，上部筒壁有一出煤口。
采样时，采样器旋人煤体的同时，煤样即从出煤口流出。
该类采样器对大粒度和高水分煤的适应性较差，使用前必须经试验证明没有实质性偏倚。
6采样方法
1．移动煤流采样方法
1）．系统采样
（1）时间基采样。
①初级子样采取方法。
初级子样按预先设定的时间间隔采取，第1个子样在第1个时间间隔内随机采取，其余子样按相等的时间间隔采取。
在整个采样过程中，采样器横过煤流的速度应保持恒定。
如果预先计算的子样数已采够，但该采样单元煤尚未流完，则应以相同的时间间隔继续采样，直至煤流结束。
②采样间隔。
各子样应均匀分布于整个采样单元中，各初级子样间的时间间隔△T（min）按下式计算：
△T=60m/Gn…………………………………………（21）
式中m——采样单元煤量，t；
G——煤的最大流量，t／h；
n——子样数目。
③子样质量。
子样质量与煤流量成正比。
最小平均初级子样质量和最小绝对初级子样质量m。
应在公式（10—26）和（10—27）计算值以上。
（2）质量基采样。
①初级子样采取方法。
初级子样按预先设定的质量间隔采取，第1个子样在第1质量间隔内随机采取，其余子样按相等的质量间隔采取。
采样中可使用变速的或固定速度的采样器。
如果预先计算的子样数已采够，但该采样单元煤尚未流完，则应以相同的质量间隔继续采样，直至煤流结束。
②采样间隔。
各子样应均匀分布于整个采样单元。
初级子样质量间隔△m（t）按下式计算：
△m=m/n……………………………………………（22）..
式中m——采样单元煤量，t；
n——子样数目。
③子样质量。
质量基采样的初级子样质量不随煤的流量改变，在整个采样过程中初级子样或缩分后初级子样质量应基本相等，质量变化应小于20％。
2）分层随机采样
当采样过程中煤的品质有周期性变化时，应避免采样周期与品质变化周期重合，此时应采用分层随机采样方法。
分层随机采样是在预先划分的时间或质量间隔内，以随机时间或质量采取子样，即不是以相等的时间或质量间隔采取子样。
2静止煤采样方法
静止煤采样只用质量基采样方式。
本条所述的方法只适用于能进行深部、最好是全深度采样的火车、汽车和浅驳船采样。
一个采样单元可以是一节或数节车厢、一条或数条驳船。
1）子样的采取
子样用图2所示的采样器采取。
采样时，采样器应插入煤内至一定深度，最好是全深度，取出一个代表性的子样。
取样时，该采的大块煤、硬煤或岩石不能被推开不采，
湿煤不能沾着在采样器上。
2）子样分布
（1）火车采样。
①车箱的选择。
当要求的子样数等于和少于一采样单元的车厢数时，每一车厢应采取一个子样；当要求的子样数多于一采样单元的车厢数时，每一车厢应采的子样数等于总子样数除以车厢数，如除后有余数，则余数子样应分布于整个采样单元。
分布余数子样的车厢可用系统方法选择（如每隔若干车增采一个子样）或用随机方法选择。
②子样位置选择。
子样位置应逐个车厢不同，以使车厢各部分的煤都有机会被采出。
子样位置的选择方法很多，常用的方法如下：
全深度采样：
将车厢分成若干边长为lm的小方块并编上号。
如每一车厢只采一个子样，则可用系统采样方法，依次轮流从编号的小方块中采取一全深度煤柱为一子样（第1个子样在第1个车厢内随机选择）；在其他情况下则用随机采样方法。
深部采样：
将车厢分成若干边长为lm的小方块并编号，每一方块分上、中、下3层。
如每一车厢只采一个子样，则可用系统采样方法依次轮流从编号的小方块的某一层（上层、中层、下层）采取一个子样（第1个子样在第1个车厢内随机选择位置和层）；在其他情况下则用随机采样方法选择。
（2）汽车采样。
①车厢的选择。
载重20t以上的汽车，按火车采样方法选择车厢；载重20t以下的汽数多于一采样单元车厢数时，每一车厢的子样数等于总子样数除以车厢数，如除后有余数，则余数子样应分布于整个采样单元。
分布余数子样的车厢可用系统方法或随机方法选择；
当总子样数少于车厢数时，应将整个采样单元均匀分成若干间隔，然后用系统采样或随机采样方法，从每一间隔采取1个或数个子样。
②子样位置选择。
子样位置选择与火车采样相同。
（3）驳船采样。
驳船采样的子样分布原则上与火车采样相同，因此驳船采样可按火车采样方法进行。
（4）轮船采样。
由于安全和技术上的原因，直接从轮船和大驳船采样实际上很困难。
因此，轮船采样
应在装船或卸船时，从其装（卸）的煤流中或小型运输工具（如汽车）上进行。
（5）煤堆采样。
煤堆采样应该在堆堆或卸堆时从转运的带式输送机煤流中或其他小型转运工具（如汽车）上进行.
3）子样的随机抽取方法
（1）采样车厢驳船的选择。
将整个采样单元的车厢像船编号，制作数量与车厢厥船总数相等的牌子并编号。
-个牌子对应一车厢像船。
将牌子放入一个袋中，然后从中抽出数量与需采样车厢像船数相等的牌子，并从与牌号相应的车厢饭船中采取子样。
（2）子样位置选择。
将采样车厢驳船表面划分成若干方格（图3）并给每一方格编号。
制作数量与方格数相等的牌子并编号，一个牌子对应于一个方格，将牌子放人一个袋中。
决定第1个采样车厢厥船的子样位置时，从袋中取出数量与需从该车厢饭船采取的子样数相等的牌子，并从与牌号相应的格中采取子样，然后将抽出的牌子放人另一袋中：
决定第2个采样车厢儇船的子样位置时，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，并从与牌号相应的方格中采取子样。
以同样的方法，决定其他各车厢假船的子样位置。
当原袋中牌子取完时，反过来从另一袋中抽取牌子，再放
1
4
7
10
13
16
2
5
8
11
14
17
3
6
9
12
15
18
图3车厢驳船表面方格图
回原袋.如此交替,直到采样完毕.当进行深部采样时，除按上述方法决定子样格子外，还需用相似的抽牌方法决定每一采样格的采样层位（上部、中部、下部）。
（二）机械制样GB/T19494。
2-2004）
1．制样精密度
机械制样精密度用灰分制样和化验方差表示应达到0。
2以下，可按2：
2：
1分配为两个缩分阶段方差和一个化验方差。
2．子样、试样合并
①时间基采样的子样质量正比于采样时的煤流流量。
此时的试样可以直接由初级子样合并而成，也可以由以定比缩分法制备到一定阶段的缩分后子样合并而成。
②质量基采样如果初级子样质量接近均匀（即子样质量变异系数小于20％，且子样质量和煤流流量无相关性），则可将初级子样合并成试样，或直接合并，或将初级子样用定比缩分法缩分到一定阶段后合并。
如果初级子样质量不均匀，则应将它们按定质量缩分法缩分到一定质量后合并成试样。
③试样合并时，各试样的质量应正比于各被采样煤的质量，使合并后试样的品质参数值为各合并试样品质参数的加权平均值。
各试样在合并前应采用定比缩分法缩分到一定阶段。
3．单个子样缩分
①单个子样切割数：
对于定质量缩分初级子样最少切割数为4，且同一采样单元各初级子样切割数应相等；对于定比缩分一平均质量初级子样最少切割数为4；缩分后子样再缩分时每一切割样至少应再切割1次。
2缩分后子样最少质量：
每一缩分阶段全部缩分后子样合并的总样的质量应大于表5的规定值，且满足下列公式（18）要求。
否则应将其破破碎后再缩分。
m=d2×10-3………………………………（18）
式中m——子样质量，kg；
d---试样标称最大粒度，mm。
表4缩分后试样的最小质量
粒度／
一般分析和共用
全水分试样
粒度分析试样／kg
mm
试样／kg
／kg
精密度I％
精密度2％
300
200
150
125
90
75
63
50
45
38
31_5
22.4
16
13
11.2
10
8
6
4
3
2
1
o．5
15000
5400
2600
1700
750
470
300
170
125
85
55
32
20
15
13
10
6
3.75
1_5
0.7
o．25
o．1
o．06
3000
1100
500
350
125
95
60
35
25
17
10
7
4
3
2.5
2
1.5
1.25
1
0.65
__——
——
__——
54ooo
16000
6750
4000
i500
850
500
250
200
130
65
25
8
5
3
2
1
o．65
0.5
O．25
——
__——
——
13500
4000
I700
iooo
400
210
125
65
50
30
15
b
1.25
O．7
O．5
O．25
O．25
O．25
0.25
注：
表中规定值一般适用于离线缩分，对标称最大粒度为16mm及以下煤进行在线缩分时，表中规定质量可能
不足以保持试样的完整性。
4．试样的缩分
①切割数：
全部子样或缩分后子样合成试样缩分的最少切割数为60。
如试样质量太少，则应改用人工方法缩分。
②缩分后试样的最小质量（见表4）。
缩分后试样的最小质量取决于被采样煤的标称最大粒度、对有关参数要求的精密度及该参数与粒度的关系。
但是，仅仅缩分后试样最小质量达到要求还不能保证精密度达到要求，因后者还取决于缩分的切割次数。
表4第2栏规定的一般分析试样和共用煤样缩分后最小质量，可使由于粒度特性导致的灰分方差减小到0．01，相当于0．2％精密度。
表4第
升级会员 