煤炭地质勘查中的煤质研究工作

张红霞 赵玥　张春明

摘要：煤质研究是煤炭资源勘查中重要的工作内容。本文介绍了煤样的采集、保管和送验的方法、要求及注意事项，同时对如何审定和整理样品分析结果进行了探讨。

关键字：煤质；煤样；样品分析结果

1. 引言

煤质是煤炭质量的总称。煤质研究工作是煤炭地质勘查工作的一个重要组成部分，其任务就是通过取样、化验等手段，对煤的煤岩组成、物理性质、化学性质、工艺性能、有害元素及其变化规律等进行全面系统的研究，确定煤类，评价其工业用途，提出煤炭加工及其利用方向。煤质工作是国家煤炭工业合理布局和合理开发利用煤炭资源重要依据。

2. 煤样的采集、包装、送验、保管

2.1 煤样采集

采样的目的是通过对煤样化验和物理试验所获得的资料，确定勘查区可采煤层工业牌号、煤质特征及其变化规律和煤的工艺性能等，以便正确评价煤炭质量及其工业用途，为矿井建设、煤炭开采、运输和加工提供依据。

在煤炭地质勘查中，各类煤样是否有代表性，是关系到能否正确评价勘查区煤质及了解其变化规律的关键。为了保证煤样的代表性，准确反映煤层的煤质特征。

2.1.1 准确地选择采样地点

采样地点选择是否得当，直接影响着煤样的代表性。不能在受到局部地质作用造成局部煤质变化地点进行采样来作为评价煤质总体特征的依据，因为这些煤样失去了代表性。对于这些非正常煤样，根据研究目的不同，要单独采取、单独处理（如风氧化带、断层带煤样）。

2.1.2 煤样应能如实反映煤层的自然特征。

采样时严格遵守操作规程，做到煤样不污染，不人为地把煤层中的某一部分多采或少采。

① 煤心采取率

采集钻芯煤样时，煤芯采取率越高，煤样的代表性就越强，如果采取率过低，煤样代表性就会变差，其煤质检验结果与矿井开采以后煤层的各种煤样的检测结果会有较大差别。例如煤的真相对密度、视相对密度对样品采取率较为敏感，当样品采取率较低时，代表性可能会很差，将会直接影响测定结果的准确性，从而导致计算其资源储量时产生较大偏差。煤芯采取率达不到合格标准的煤芯不得送样。

② 在钻取煤样过程中的煤层受到钻头的摩擦而发热氧化甚至发生部分燃烧时，煤样的代表性就会更差。例如，焦煤在采样过程中如发生部分燃烧氧化，检测后得出的牌号可能变为瘦煤甚至贫煤。

③ 煤芯煤样混入泥浆等杂质时，灰分就会增高，为了消除泥浆的影响，把煤样用水清洗则会影响其他煤质指标的准确性，所以煤样混入泥浆等杂质时尽量不要用水洗，可用刷子轻轻刷去煤芯表面泥皮。如果煤芯完全破碎，可设法刮去明显的泥浆。

④ 混入煤芯煤样中的铁砂、钢屑等必须用强磁铁吸尽，否则，不仅会影响灰分产率，而且还会影响煤灰成分和煤灰熔融性，对动力煤的煤质及其利用评价产生很大偏差。

⑤ 在风氧化带、断裂带、冲刷带、自燃烧变带、岩浆作用影响带采取的煤芯煤样时，由于局部煤质发生了变化，不能代表整个勘查区的煤质情况，这些非正常煤样，因为其研究的目的不同，检测结果只能作为确定风化带、氧化带和计算其腐植酸产率，不能作为正常煤芯煤样利用。

2.2 煤样包装

2.2.1 煤样应用结实洁净的塑料袋包装密封，认真填写采样卡片，并将采样卡片依次放入煤样箱内。为防止煤样氧化，煤样可用体积适宜的密闭防锈铁筒，以胶布缠口、蜡封或焊封等方法密封包装。专门性试验煤样一般应用洁净麻袋或木箱（内衬塑料布）包装。抗碎强度试验煤样应在木箱或铁筒内垫以清洁软纸，以防煤块破碎。

2.2.2 煤样包装箱应用铁钉钉牢或包装袋捆扎结实，并将煤样编号标签贴在煤样箱上，注明“共*箱 第*箱”等字样。数量较多的样品如可选性试验大样、炼焦试验煤样等可直接用汽车运送到实验室。

2.3 煤样送验

2.3.1 煤芯煤样、煤层煤样从采样到送达实验单位的时间：褐煤不超过5天，烟煤不超过10天，无烟煤不超过15天。

2.3.2 送样单位应按照规定内容逐项认真填写送样说明书，由煤质负责人审查、签字。送样说明书一式三份，一份用塑料袋包装好放入煤样袋内，一份交测试单位，一份由送样单位保存。

2.3.3 试验项目按勘查设计要求和煤样实际状况填写，煤样编号应系统、简单、不重复，按钻孔从上而下顺序编号，分层样号应有所区别，“煤样状况”栏中注明煤芯结构是否清楚、污染程度、磨烧情况及处理办法。筛分、浮沉试验煤样应说明采样方法，伪顶、伪底及夹矸的岩性、厚度，矸石混入情况及井下是否人工拣矸等。

2.4 煤样保管与处理

2.4.1 勘查单位送样时，应与测试单位的样品接收人清点、核对样品数量，并办理相关手续。若煤样说明书与煤样编号标签不符，应找出原因，现场解决，确认无误后，测试单位对所送的煤样依次分类、编号，并按相应的技术规范及时对样品进行预处理、缩分、制样，然后交由测试人员进行室内测试。

2.4.2 勘查单位一般不保存留样。煤层煤样、煤芯煤样、煤岩煤样、孢粉煤样等，由测试单位保存分析样（或煤片），测试单位应采取一定措施，防止煤样氧化。保存时间自报出试验结果之日起，一般为半年，即至该样涉及的试验项目质量审查结束后为止，保存时间有约定的按约定执行。

2.5 测试项目的选定级测试

2.5.1 测试项目的选定

煤心煤样测试项目的合理选定，对煤炭资源勘查中的煤质评价及了解勘查区煤质沿水平和垂直方向的变化情况都极为重要。化验项目过少，就不能对煤质做出确切的评价。化验项目过多，又会造成人力、物力和时间的浪费。因此要按照《煤炭资源勘查煤质凭借规范》（MT/T1090-2008）的规定恰当地提出化验项目。

2.5.2 煤样的测试

① 测试人员首先要核对样品密码，再按相应测试规范进行测试，操作过程严密规范，原始记录真实可靠，测试报告科学真实。如因送样的数量和质量、测试环境及其他因素造成测试结果偏离者，在测试报告中备注说明。

② 煤样测试是一项规范性很强的技术工作，我国已对煤的工业分析等50余项常用煤质指标的分析方法制定了国家标准，各种样品的测试仪器、工作环境、试验方法、试验步骤、数据处理等均做出了明确的规定。煤样测试由具有相应资质的实验室完成

3. 样品测试结果整理

3.1 煤样测试结果审查

勘查单位收到实验室送来的化验报告后，应对化验结果进行系统的整理，并对化验结果的正确性和代表性进行审查。

审查化验结果应首先根据钻孔分布位置，将重要的煤质检测项目，如灰分、硫分、浮煤挥发分、粘结指数、胶质层厚度等指标，分煤层在各钻孔旁标出，然后按走向和倾向分析各指标的变化规律，并对检查的结果和认识形成文字记录，做出等值线图。

当发现某些煤样部分项目化验结果异常时，就要先检查煤样的代表性。比如发现灰分产率过高，应该分析原因，是煤样中混入了泥浆，还是钻孔位置正好处在断层带、岩浆岩侵入严重地段或是煤层变薄、分叉附近，是否送样单写错了样号等情况。如果经全面检查、分析不存在上述原因，就要考虑化验工作是否有差错，必要时可要求化验单位进行复查、复测。

3.2 煤样测试异常值的确定与处理

3.2.1 异常值的确定

煤质测试异常值是指与勘查区煤质指标一般规律不相符的分析试验数据。生产实践中，一般可以通过以下方法确定异常值。

① 从大量分析测试结果中，通过数据整理、统计，直观地判断出异常值。例如在焦煤中出现无烟煤样点，在普遍属于低硫的煤层中出现高硫煤样点，在低灰煤层中出现高灰煤样点，在特低强度煤中出现高强度样点，在易磨煤中出现难磨煤样点，在易选煤中出现极难选煤样点等。

② 从煤质指标间显著相关关系中发现异常值。如肉眼鉴定和镜下鉴定煤中硫分以黄铁矿硫（无机硫）为主，但可选性试验结果除硫效果很差；某煤样以有机硫为主而除硫效果却很好等。

③ 从一个采样点或一个块段的角度发现异常。如某一煤层个别点主要指标与附近采样点煤质指标明显差异，同一采样点的分层煤样指标有显著差异等。

3.2.2 异常值的处理

对发现的异常值，首先应从取样原始记录中查找原因，取样方法、样品编号、取样位置无误后，再找化验方面的原因。如果取样、化验都没有疑点，就需要从煤样采集地点的地质情况去分析，是否有侵入岩体与煤层接触，煤层或煤系底部是否有隐伏岩体，采样点是否处于断裂、滑坡、陷落柱、冲刷带等位置，煤样是否在风氧化带，煤层中是否有特殊夹层，煤样是否处于自燃区及其边缘地带，煤岩组分是否有很大差异，无机组分中是否有某种矿物含量特高或特低现象，是否有不常见的矿物质出现等等。具体的处理办法如下。

① 凡属于取样、化验的错误或因煤样代表性太差所产生的异常值，一经发现应立即纠正。如样品代表性差，为不合格煤样，应将该样全部数据作废；属于化验方面的问题，要求测试单位复查或复测，必要时重新取样测定。

② 取样、化验均未发现错误，纯属地质或煤质等自然因素造成的异常值，应留待报告编制时全面分析后再做处理。报告中保留全部测试成果，并详细论述。

③ 取样、化验、地质、煤质等方面暂时无法找出原因的，异常点煤样测值不参与全层煤质评价，报告中应保留并单独统计，并在存在问题中详细说明，存入原始资料归档，以便下一步勘查中再作研究。

3.3 煤样测试结果统计

3.3.1 《煤炭资源勘查煤质评价规范》（MT/T 1090—2008）规定的采样数量是指采样点数量。采样点是指每一独立煤层采取煤样的地点，包括钻孔、坑道、煤矿井、探槽及自然露头等。一个采样点可能有一个至数个样品。统计时不能把采样点数和样品数量相混。

3.3.2 同时测试原、浮煤指标的项目，目的是用来比较原、浮煤的关系，评价洗选效果，或在尽量排除矿物质干扰后，研究煤中有机质的性质，所以原、浮煤应分别统计。

3.3.3 采样点用分层煤样加权平均法统计，全层用采样点的算术平均法统计。分煤类估算资源储量时，分煤类统计。

3.3.4 各类测试数据均应统计出两极值、一般值、平均值，以便合理地开展煤质评价工作。

3.3.5 样品质量不合格的采样点不得统计在内。

4. 煤质评价

煤质评价是煤炭资源勘查中的重要环节，在一份地质报告中，除了对地质工作总结、估算煤炭资源储量、进行各技术评价等工作外，还要对一系列的煤质指标进行分析研究，正确评价煤炭质量及其工业利用方向。

4.1 动力用煤的煤质评价

从煤炭资源评价角度出发，综合考虑各种煤质指标对用煤动力设备的影响并参考相关国家标准，动力用煤的煤质评价指标主要为水分、发热量、挥发分、灰分、硫分、灰熔融性和结渣性、粘结指数和结焦性、可磨性和粒度、煤中微量元素。

4.2 炼焦用煤的煤质评价

炼焦用煤煤质评价主要是针对未分选原煤的具体特点和现有煤质资料中煤质测试指标的具体情况来确定，炼焦用煤的煤质评价指标主要为镜质体最大反射率、挥发分、硫分、灰分、粘结性和结焦性、显微煤岩组分、全水分、磷、灰成分、灰熔融性、煤炭可选性。

4.3 气化用煤的煤质评价

煤质是选择气化方法的根据，是影响气化过程技术经济指标及能否顺利操作的关键。一种气化方法只有选用合适的煤种才能充分发挥出效率。气化用煤的煤质评价指标主要为水分、灰分、挥发分、硫分、固定碳、全水分、发热量、灰熔融性、胶质层最大厚度、限下率、含矸率、粘结性、煤对二氧化碳化学反应性、热稳定性、抗碎强度、粒度、有害元素含量。

4.4 液化用煤的煤质评价

选择具有良好液化性能的煤不仅可以得到高的转化率和油收率，而且可以降低操作费用、降低生产成本。液化用煤的煤质评价指标为挥发分、镜质体最大反射率、氢碳比、煤中镜质组和壳质组的含量（即活性组分含量）、碳含量、硫分、灰分、氮含量、氧碳比。

5. 结语

煤炭地质勘查中的煤质工作是十分重要的环节。煤样的采集、保管、测试项目的选定以及化验、样品分析结果的审定每个环节都至关重要，这就需要从事煤质工作的技术人员认真地做好煤质工作，达到去粗取精、去伪存真，并探索其内在的规律性，做出确切的结论，以便对煤炭资源的质量和用途做出正确的评价。

参考文献：

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