煤炭筛分资料与浮沉资料合并方法的研究

杨剑波

(贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心，贵州 贵阳 550023)

煤炭可选性是指通过分选改善煤质的可处理性[1-2]，通常通过筛分试验和浮沉试验研究其在分选加工时，按照要求的质量指标分选出精煤产品的难易程度。可选性是一个概略的定性概念，它一方面反映的是煤炭本身固有特性(绝对性)，是煤炭自身的属性；另一方面其又具有相对性，是一个相对概念，同一原煤在要求精煤灰分不同时，表现出不同的可选性[3-6]。

DZ/T 0215—2002《煤、泥炭地质勘查规范》[7]规定：煤芯煤样可选性试验(简易可选性样)的见煤点应在10%～20%之间，勘探阶段的先期开采地段(第一水平)应达到30%，露天矿拉沟地段应在50%～100%之间。根据煤田地质勘查设计要求，采取可采煤层的筛分和浮沉煤样，在对其化验的基础上分析每个样品的指标，确定该采样点煤炭在某一精煤灰分时的可选性等级。但每个煤层采取一个筛分、浮沉煤样，只能说明该点煤炭的可选性。为了全面了解勘查区煤炭的可选性，往往需要对同一煤层采取多组筛分、浮沉煤样，并对其可选性进行分析与评价。

结合煤样的实际筛分、浮沉资料，介绍了多组煤样筛分资料与浮沉资料分别合并的方法，并对合并前后的煤质指标进行对比分析，进而评价勘查区煤炭在不同精煤灰分时的可选性等级，这对煤田开发、选煤厂设计、选煤效果预测、煤气发生炉技术经济评估有一定的借鉴意义。

1 采样要求

根据《煤炭资源勘探煤样采取规程》((87)煤地字第656号)和《<煤、泥炭地质勘查规范>实施指导意见》及MT/T 1090—2009《煤炭资源勘查煤质评价规范》[8]规定：简易可选性样可在坑道中专门采取或从煤层煤样中缩取，煤样质量不少于40 kg；其也可从钻孔中采取，煤样质量根据煤层薄厚而定，其中薄煤层煤样质量不少于5 kg，当薄煤层煤样质量不足时，可在相邻两孔或多孔的同一煤层中合并采样。

2 合并方法

在研究过程中，煤炭筛分资料、浮沉资料分别合并时采用算术平均法，该方法分为简单算术平均法和加权算术平均法两种。简单算术平均法主要用于处理未分组的原始数据，加权算术平均法主要用于处理经过分组整理的数据[9]，两种方法的具体表达式为：

(1)

(2)

式中：A为简单算术平均数；M为加权算术平均数；a1、a2、a3…an为各组数据；n为数据个数；N为变量值；f为次数。

2.1 筛分资料的合并

2.1.1 合并方法

在获取简易筛分试验结果的基础上，采用如下方法合并相关煤质指标：煤样质量、损失量、不同粒级质量、总样化验结果(Mad、Ad、St,d)采用简单算术平均法计算；不同粒级的Mad、Ad、St,d采用加权算术平均法计算。另外，筛分误差为煤样质量与损失量之比，灰分误差(绝对)为总样化验灰分与筛分煤样灰分之差的绝对值。

2.1.2 合并过程与结果分析

根据煤样采制化的相关要求，在清镇市明锦煤矿10号煤层采取两组煤样，分别命名为样1和样2。样1的质量为8 515 g，损失量为15 g，筛分误差为0.18 %，灰分误差为0.46 %，Mad为2.34%，Ad为28.98 %，St,d为0.34 %；样2的质量为11 965 g，损失量为5 g，筛分误差为0.04 %，灰分误差为0.44 %，Mad为2.70%，Ad为25.96 %，St,d为0.45 %。两组煤样的简易筛分试验结果见表1。

表1 两组煤样的简易筛分试验结果

合并样1和样2的筛分资料后可得：合并煤样的总质量为10 240 g，损失量为10 g，筛分误差为0.10 %，灰分误差为0.01%，Mad为2.52%，Ad为27.47 %，St,d为0.40 %。合并煤样的简易筛分试验结果见表2。

表2 合并煤样的简易筛分试验成果

由表1、表2可知：合并后的煤样筛分资料能反映出合并前的基本信息，在筛分资料合并前后，13～6 mm粒级产率都最高，其次是3～0.5 mm粒级和6～3 mm粒级，<0.5 mm粒级产率最低；各粒级均为特低硫煤，6～3 mm粒级和3～0.5 mm粒级为中灰煤，13～6 mm粒级以中灰煤为主，<0.5 mm粒级以中高灰煤为主。由此可见，筛分资料合并前后，煤样的煤质指标基本一致。

2.2 浮沉资料的合并

2.2.1 合并方法

对于13～0.5 mm粒级煤炭的简易浮沉试验结果，采用如下方法合并相关指标：不同密度级的产率和δ±0.1含量的产率采用简单算术平均法计算，不同密度级的灰分采用加权算术平均法计算。

2.2.2 合并过程与结果分析

依据煤样采制化的相关标准，在该煤矿10号煤层采取两组煤样，分别命名为样3和样4，然后对其进行化验，两组煤样的13～0.5 mm粒级简易浮沉试验结果见表3，合并煤样的简易浮沉试验结果见表4。

表3 两组煤样的13～0.5 mm粒级简易浮沉试验结果

表4 煤层煤样的13～0.5 mm粒级简易浮沉试验结果

由表3、表4可知：合并后的浮沉资料也能反映出合并前的基本信息，合并前后1.40～1.50 g/cm3密度级产率都最高，其次是1.50～1.70 g/cm3密度级，1.70～2.00 g/cm3密度级产率较低，<1.40 g/cm3密度级产率最低；煤样灰分随密度的增大而增高，<1.50 g/cm3为特低灰煤，1.50～1.60 g/cm3为低中灰煤，1.60～1.70 g/cm3为中高灰煤，1.70～1.80 g/cm3为中高/高灰煤，>1.80 g/cm3的灰分在50%以上，几乎全部为石煤；浮物累计产率和灰分随密度的增大而增高，沉物累计产率和灰分随密度的增大而降低，δ±0.1含量的产率随密度的增大而降低。

3 煤炭的可选性评价

根据GB/T 16417—2011《煤炭可选性评定方法》[10]对10号煤层煤炭的简易可选性进行评价，该煤层煤炭的简易可选性曲线如图1所示。

由图1可知：当要求灰分为10.00%时，精煤理论分选密度为1.51 g/cm3，扣除沉矸后的δ±0.1含量为69.00%，说明其为极难选煤。当要求灰分为13.00%时，精煤理论分选密度为1.59 g/cm3，扣除沉矸后的δ±0.1含量为43.90%，说明其也为极难选煤。

图1 10号煤层煤炭的简易可选性曲线

4 结论

(1)合并后的煤样筛分资料和浮沉资料均能反映出合并前的基本信息，两种资料分别合并前后，煤样的煤质指标基本一致。

(2)在要求精煤灰分为10.00%、13.00%时，扣除沉矸后的δ±0.1含量在40%以上，说明10号煤层煤炭的简易可选性等级为极难选。

(3)对于同一煤层采取的多组筛分煤样和浮沉煤样，采用算术平均法对不同资料分别合并，进而分析评价该煤层煤炭在不同精煤灰分时的可选性等级，这对勘查区煤炭的可选性评价有一定的指导意义。

[1] 李生盛.煤炭可选性的控制因素及其评价[J].选煤技术, 2003(3):11-13.

[2] 武乐鹏,杨立忠,解国辉.选煤技术的发展[J].科技情报开发与经济，2009，19(14):121-122.

[3] 卢权盛,任书堂,黄宪平,等.煤炭可选性评定方法的探讨[J].选煤技术, 2002(2):44-46.

[4] 裴贤丰.青海煤可选性的分析与评价[J].洁净煤技术,2010,16(5):39-42.

[5] 王成师.我国选煤技术现状与发展趋势[J].选煤技术,2006(6):55-59.

[6] 汪红生,惠大强.选煤现状及技术分析[J].现代经济信息，2009(17):258.

[7] 中华人民共和国国土资源部.煤、泥炭地质勘查规范：DZ/T 0215—2002[S].北京:地质出版社,2002.

[8] 中国煤炭工业协会.煤炭资源勘查煤质评价规范：MT/T 1090—2009[S].北京:煤炭工业出版社,2009.

[9] 李玉琪.中学数学教学与实践研究[M].北京:高等教育出版社,2001.

[10] 中国煤炭工业协会.煤炭可选性评定方法:GB/T 16417—2011[S].北京:中国标准出版社,2011.