煤炭地質勘查中的煤質研究工作

張紅霞 趙玥　張春明

摘要：煤質研究是煤炭資源勘查中重要的工作內容。本文介紹了煤樣的采集、保管和送驗的方法、要求及注意事項，同時對如何審定和整理樣品分析結果進行了探討。

關鍵字：煤質；煤樣；樣品分析結果

1. 引言

煤質是煤炭質量的總稱。煤質研究工作是煤炭地質勘查工作的一個重要組成部分，其任務就是通過取樣、化驗等手段，對煤的煤巖組成、物理性質、化學性質、工藝性能、有害元素及其變化規律等進行全面系統的研究，確定煤類，評價其工業用途，提出煤炭加工及其利用方向。煤質工作是國家煤炭工業合理布局和合理開發利用煤炭資源重要依據。

2. 煤樣的采集、包裝、送驗、保管

2.1 煤樣采集

采樣的目的是通過對煤樣化驗和物理試驗所獲得的資料，確定勘查區可采煤層工業牌號、煤質特征及其變化規律和煤的工藝性能等，以便正確評價煤炭質量及其工業用途，為礦井建設、煤炭開采、運輸和加工提供依據。

在煤炭地質勘查中，各類煤樣是否有代表性，是關系到能否正確評價勘查區煤質及了解其變化規律的關鍵。為了保證煤樣的代表性，準確反映煤層的煤質特征。

2.1.1 準確地選擇采樣地點

采樣地點選擇是否得當，直接影響著煤樣的代表性。不能在受到局部地質作用造成局部煤質變化地點進行采樣來作為評價煤質總體特征的依據，因為這些煤樣失去了代表性。對于這些非正常煤樣，根據研究目的不同，要單獨采取、單獨處理（如風氧化帶、斷層帶煤樣）。

2.1.2 煤樣應能如實反映煤層的自然特征。

采樣時嚴格遵守操作規程，做到煤樣不污染，不人為地把煤層中的某一部分多采或少采。

① 煤心采取率

采集鉆芯煤樣時，煤芯采取率越高，煤樣的代表性就越強，如果采取率過低，煤樣代表性就會變差，其煤質檢驗結果與礦井開采以后煤層的各種煤樣的檢測結果會有較大差別。例如煤的真相對密度、視相對密度對樣品采取率較為敏感，當樣品采取率較低時，代表性可能會很差，將會直接影響測定結果的準確性，從而導致計算其資源儲量時產生較大偏差。煤芯采取率達不到合格標準的煤芯不得送樣。

② 在鉆取煤樣過程中的煤層受到鉆頭的摩擦而發熱氧化甚至發生部分燃燒時，煤樣的代表性就會更差。例如，焦煤在采樣過程中如發生部分燃燒氧化，檢測后得出的牌號可能變為瘦煤甚至貧煤。

③ 煤芯煤樣混入泥漿等雜質時，灰分就會增高，為了消除泥漿的影響，把煤樣用水清洗則會影響其他煤質指標的準確性，所以煤樣混入泥漿等雜質時盡量不要用水洗，可用刷子輕輕刷去煤芯表面泥皮。如果煤芯完全破碎，可設法刮去明顯的泥漿。

④ 混入煤芯煤樣中的鐵砂、鋼屑等必須用強磁鐵吸盡，否則，不僅會影響灰分產率，而且還會影響煤灰成分和煤灰熔融性，對動力煤的煤質及其利用評價產生很大偏差。

⑤ 在風氧化帶、斷裂帶、沖刷帶、自燃燒變帶、巖漿作用影響帶采取的煤芯煤樣時，由于局部煤質發生了變化，不能代表整個勘查區的煤質情況，這些非正常煤樣，因為其研究的目的不同，檢測結果只能作為確定風化帶、氧化帶和計算其腐植酸產率，不能作為正常煤芯煤樣利用。

2.2 煤樣包裝

2.2.1 煤樣應用結實潔凈的塑料袋包裝密封，認真填寫采樣卡片，并將采樣卡片依次放入煤樣箱內。為防止煤樣氧化，煤樣可用體積適宜的密閉防銹鐵筒，以膠布纏口、蠟封或焊封等方法密封包裝。專門性試驗煤樣一般應用潔凈麻袋或木箱（內襯塑料布）包裝?？顾閺姸仍囼灻簶討谀鞠浠蜩F筒內墊以清潔軟紙，以防煤塊破碎。

2.2.2 煤樣包裝箱應用鐵釘釘牢或包裝袋捆扎結實，并將煤樣編號標簽貼在煤樣箱上，注明“共*箱 第*箱”等字樣。數量較多的樣品如可選性試驗大樣、煉焦試驗煤樣等可直接用汽車運送到實驗室。

2.3 煤樣送驗

2.3.1 煤芯煤樣、煤層煤樣從采樣到送達實驗單位的時間：褐煤不超過5天，煙煤不超過10天，無煙煤不超過15天。

2.3.2 送樣單位應按照規定內容逐項認真填寫送樣說明書，由煤質負責人審查、簽字。送樣說明書一式三份，一份用塑料袋包裝好放入煤樣袋內，一份交測試單位，一份由送樣單位保存。

2.3.3 試驗項目按勘查設計要求和煤樣實際狀況填寫，煤樣編號應系統、簡單、不重復，按鉆孔從上而下順序編號，分層樣號應有所區別，“煤樣狀況”欄中注明煤芯結構是否清楚、污染程度、磨燒情況及處理辦法。篩分、浮沉試驗煤樣應說明采樣方法，偽頂、偽底及夾矸的巖性、厚度，矸石混入情況及井下是否人工揀矸等。

2.4 煤樣保管與處理

2.4.1 勘查單位送樣時，應與測試單位的樣品接收人清點、核對樣品數量，并辦理相關手續。若煤樣說明書與煤樣編號標簽不符，應找出原因，現場解決，確認無誤后，測試單位對所送的煤樣依次分類、編號，并按相應的技術規范及時對樣品進行預處理、縮分、制樣，然后交由測試人員進行室內測試。

2.4.2 勘查單位一般不保存留樣。煤層煤樣、煤芯煤樣、煤巖煤樣、孢粉煤樣等，由測試單位保存分析樣（或煤片），測試單位應采取一定措施，防止煤樣氧化。保存時間自報出試驗結果之日起，一般為半年，即至該樣涉及的試驗項目質量審查結束后為止，保存時間有約定的按約定執行。

2.5 測試項目的選定級測試

2.5.1 測試項目的選定

煤心煤樣測試項目的合理選定，對煤炭資源勘查中的煤質評價及了解勘查區煤質沿水平和垂直方向的變化情況都極為重要?；烅椖窟^少，就不能對煤質做出確切的評價?；烅椖窟^多，又會造成人力、物力和時間的浪費。因此要按照《煤炭資源勘查煤質憑借規范》（MT/T1090-2008）的規定恰當地提出化驗項目。

2.5.2 煤樣的測試

① 測試人員首先要核對樣品密碼，再按相應測試規范進行測試，操作過程嚴密規范，原始記錄真實可靠，測試報告科學真實。如因送樣的數量和質量、測試環境及其他因素造成測試結果偏離者，在測試報告中備注說明。

② 煤樣測試是一項規范性很強的技術工作，我國已對煤的工業分析等50余項常用煤質指標的分析方法制定了國家標準，各種樣品的測試儀器、工作環境、試驗方法、試驗步驟、數據處理等均做出了明確的規定。煤樣測試由具有相應資質的實驗室完成

3. 樣品測試結果整理

3.1 煤樣測試結果審查

勘查單位收到實驗室送來的化驗報告后，應對化驗結果進行系統的整理，并對化驗結果的正確性和代表性進行審查。

審查化驗結果應首先根據鉆孔分布位置，將重要的煤質檢測項目，如灰分、硫分、浮煤揮發分、粘結指數、膠質層厚度等指標，分煤層在各鉆孔旁標出，然后按走向和傾向分析各指標的變化規律，并對檢查的結果和認識形成文字記錄，做出等值線圖。

當發現某些煤樣部分項目化驗結果異常時，就要先檢查煤樣的代表性。比如發現灰分產率過高，應該分析原因，是煤樣中混入了泥漿，還是鉆孔位置正好處在斷層帶、巖漿巖侵入嚴重地段或是煤層變薄、分叉附近，是否送樣單寫錯了樣號等情況。如果經全面檢查、分析不存在上述原因，就要考慮化驗工作是否有差錯，必要時可要求化驗單位進行復查、復測。

3.2 煤樣測試異常值的確定與處理

3.2.1 異常值的確定

煤質測試異常值是指與勘查區煤質指標一般規律不相符的分析試驗數據。生產實踐中，一般可以通過以下方法確定異常值。

① 從大量分析測試結果中，通過數據整理、統計，直觀地判斷出異常值。例如在焦煤中出現無煙煤樣點，在普遍屬于低硫的煤層中出現高硫煤樣點，在低灰煤層中出現高灰煤樣點，在特低強度煤中出現高強度樣點，在易磨煤中出現難磨煤樣點，在易選煤中出現極難選煤樣點等。

② 從煤質指標間顯著相關關系中發現異常值。如肉眼鑒定和鏡下鑒定煤中硫分以黃鐵礦硫（無機硫）為主，但可選性試驗結果除硫效果很差；某煤樣以有機硫為主而除硫效果卻很好等。

③ 從一個采樣點或一個塊段的角度發現異常。如某一煤層個別點主要指標與附近采樣點煤質指標明顯差異，同一采樣點的分層煤樣指標有顯著差異等。

3.2.2 異常值的處理

對發現的異常值，首先應從取樣原始記錄中查找原因，取樣方法、樣品編號、取樣位置無誤后，再找化驗方面的原因。如果取樣、化驗都沒有疑點，就需要從煤樣采集地點的地質情況去分析，是否有侵入巖體與煤層接觸，煤層或煤系底部是否有隱伏巖體，采樣點是否處于斷裂、滑坡、陷落柱、沖刷帶等位置，煤樣是否在風氧化帶，煤層中是否有特殊夾層，煤樣是否處于自燃區及其邊緣地帶，煤巖組分是否有很大差異，無機組分中是否有某種礦物含量特高或特低現象，是否有不常見的礦物質出現等等。具體的處理辦法如下。

① 凡屬于取樣、化驗的錯誤或因煤樣代表性太差所產生的異常值，一經發現應立即糾正。如樣品代表性差，為不合格煤樣，應將該樣全部數據作廢；屬于化驗方面的問題，要求測試單位復查或復測，必要時重新取樣測定。

② 取樣、化驗均未發現錯誤，純屬地質或煤質等自然因素造成的異常值，應留待報告編制時全面分析后再做處理。報告中保留全部測試成果，并詳細論述。

③ 取樣、化驗、地質、煤質等方面暫時無法找出原因的，異常點煤樣測值不參與全層煤質評價，報告中應保留并單獨統計，并在存在問題中詳細說明，存入原始資料歸檔，以便下一步勘查中再作研究。

3.3 煤樣測試結果統計

3.3.1 《煤炭資源勘查煤質評價規范》（MT/T 1090—2008）規定的采樣數量是指采樣點數量。采樣點是指每一獨立煤層采取煤樣的地點，包括鉆孔、坑道、煤礦井、探槽及自然露頭等。一個采樣點可能有一個至數個樣品。統計時不能把采樣點數和樣品數量相混。

3.3.2 同時測試原、浮煤指標的項目，目的是用來比較原、浮煤的關系，評價洗選效果，或在盡量排除礦物質干擾后，研究煤中有機質的性質，所以原、浮煤應分別統計。

3.3.3 采樣點用分層煤樣加權平均法統計，全層用采樣點的算術平均法統計。分煤類估算資源儲量時，分煤類統計。

3.3.4 各類測試數據均應統計出兩極值、一般值、平均值，以便合理地開展煤質評價工作。

3.3.5 樣品質量不合格的采樣點不得統計在內。

4. 煤質評價

煤質評價是煤炭資源勘查中的重要環節，在一份地質報告中，除了對地質工作總結、估算煤炭資源儲量、進行各技術評價等工作外，還要對一系列的煤質指標進行分析研究，正確評價煤炭質量及其工業利用方向。

4.1 動力用煤的煤質評價

從煤炭資源評價角度出發，綜合考慮各種煤質指標對用煤動力設備的影響并參考相關國家標準，動力用煤的煤質評價指標主要為水分、發熱量、揮發分、灰分、硫分、灰熔融性和結渣性、粘結指數和結焦性、可磨性和粒度、煤中微量元素。

4.2 煉焦用煤的煤質評價

煉焦用煤煤質評價主要是針對未分選原煤的具體特點和現有煤質資料中煤質測試指標的具體情況來確定，煉焦用煤的煤質評價指標主要為鏡質體最大反射率、揮發分、硫分、灰分、粘結性和結焦性、顯微煤巖組分、全水分、磷、灰成分、灰熔融性、煤炭可選性。

4.3 氣化用煤的煤質評價

煤質是選擇氣化方法的根據，是影響氣化過程技術經濟指標及能否順利操作的關鍵。一種氣化方法只有選用合適的煤種才能充分發揮出效率。氣化用煤的煤質評價指標主要為水分、灰分、揮發分、硫分、固定碳、全水分、發熱量、灰熔融性、膠質層最大厚度、限下率、含矸率、粘結性、煤對二氧化碳化學反應性、熱穩定性、抗碎強度、粒度、有害元素含量。

4.4 液化用煤的煤質評價

選擇具有良好液化性能的煤不僅可以得到高的轉化率和油收率，而且可以降低操作費用、降低生產成本。液化用煤的煤質評價指標為揮發分、鏡質體最大反射率、氫碳比、煤中鏡質組和殼質組的含量（即活性組分含量）、碳含量、硫分、灰分、氮含量、氧碳比。

5. 結語

煤炭地質勘查中的煤質工作是十分重要的環節。煤樣的采集、保管、測試項目的選定以及化驗、樣品分析結果的審定每個環節都至關重要，這就需要從事煤質工作的技術人員認真地做好煤質工作，達到去粗取精、去偽存真，并探索其內在的規律性，做出確切的結論，以便對煤炭資源的質量和用途做出正確的評價。

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