煤质讲稿的教案

煤质讲稿的教案第1页/共33页一、概述1、总则

煤样是煤质研究的基础。煤样的采取质量直接影响对煤炭的特征，煤的物理、化学性质及其工业用途的正确评价。因此所采取的样品必须能如实的反应煤层的自然特征。保证样品的代表性。2、煤炭检验的实质及采样的理论依据

从统计学的观点来看，煤炭检验的实质是一个统计推断的过程。统计推断的正确性是否关键在于煤样的代表性。由于煤炭的粒度和化学组成都极不均匀，要采到品质特征与整批煤样绝对相同的煤样是不可能的，只能做到煤样的品质特性同整批煤样相比无显著偏倚，采样精密度达到标准的规定。这样的煤样是具有代表性的煤样。因此煤炭采样的理论依据是概率论和数理统计。第2页/共33页

煤是一种质地极不均匀的可燃有机矿产，其不均匀度主要由煤中水分、灰分、粒度等指标的变化决定，灰分与粒度越大则煤的不均匀度越大，由于煤的粒度与密度的不同，在重力作用下大小颗粒产生自然分离与分层的现象成为偏析作用。这也是造成煤不均匀性的原因之一。3、采样的重要性

对于不均匀的物质采样，必须按照科学的、合乎要求的方法才能取得才能取得代表性的样品，才能用其分析、实验的结果，去推断评价整批样品的品质特性，因此采样是煤炭采、制、化三个环节中的基础和关键，采样不准确，其它无从谈起。

若把煤炭检验的误差以方差来度量，采样占80%，制样占16%，化验占4%。由此可见采样是重要的一环。

第3页/共33页一般用灰分(Ad)、全硫(S.td)的S2、S、CV作为煤质变化程度级别的依据。S2

或S来衡量数据的波动要比极差更精确越大波动越大。和只反映绝对波动大小，还有必要用表达相对波动大小。第4页/共33页二、取样方法(一)、煤层煤样煤层煤样是在矿井或探巷中由一个煤层的剥离面上按一定规则采取的煤样。煤层煤样包括可采煤样和煤层分层煤样。(二)、煤芯煤样

1、煤芯煤样是从勘探钻孔中采取的，它是研究勘探内煤质特征及其变化规律的重要基础煤样之一。

煤芯提出井口后，按上下顺序依次放入洁净的岩芯箱内，断口相互衔接，清除泥皮等杂物，去掉烧磨部分，煤芯不得受污染。记录煤层厚度和煤芯长度，计算长度采取率，描述宏观煤岩类型及煤芯状况。对煤芯进行称量(以Kg为单位，取小数点后两位)，计算质量采取率。第5页/共33页

2、煤芯煤样一般按独立煤层采取全层样。当煤质有显著差异且分层厚度大于0.5m时，应采取分层煤样。结构复杂煤层采样时，应按夹矸和煤分层单独采取。3、大于0.01m至等于煤层最低可采厚度的夹矸应单独采样；大于煤层最低可采厚度的夹矸，属非炭质泥岩的一般不采样，属炭质泥岩或松软岩的，需单独采样。厚度小于或等于0.01m的夹矸，应与相连煤分层合并采样，不得剔除。煤层中的多层薄煤层夹矸，可单独采样，也可按相同岩性合并采样。4、煤层伪顶、伪底为炭质泥岩时，应分别采取全层样。属非炭质泥岩时，层厚大于0.1m时采取0.1m，小于0.1m时全部采样。第6页/共33页5、煤芯煤样需按不同煤层分别取样，不缩分，当煤层厚度较大时应分段采样，分段厚度一般不大于3.00m;急倾斜煤层段距可适当放宽。6、煤芯从钻孔中取出到采样结束，褐煤不超过8h，烟煤不超过24h，无烟煤不超过48h。煤芯煤样的质量至少应为1.5Kg，如需进行特殊项目的试验，可根据试验要求决定采样数量。(三)可选性试验样

可选性试验样分为筛分、浮沉试验煤样(生产大样)和煤芯煤样的可选性试验煤样(简选样)、两种。

筛分、浮沉大样须在生产矿井或勘探坑道中采取，其质量不少于10t。采样点应布置在氧化带以下及煤层厚度、结构、煤质正常的地段，采样点附近要作详细的地质编录。煤样中应包括开采的夹矸和自然混入的第7页/共33页伪顶、伪低矸石。

简选样一般在勘探钻孔中采取也可在坑道中专门采取或煤层煤样中缩取，煤样质量不少于40Kg。钻孔取样时的煤样质量按煤层薄厚分为：

薄煤层：<5Kg；

中厚煤层为：5~13Kg

厚煤层：>13Kg

计算煤样质量时均不包括大于0.01m的夹矸。薄煤层可用人工斜孔或加大孔径等措施增加煤样质量，有条件时也可在相邻两孔或多孔的同一煤层中合并采样。第8页/共33页(四)、矸石泥化试验样主要指采煤时混入原煤的泥质岩伪顶、伪底及夹矸，可用下列方法采取：1、从筛分、浮沉试验3～6毫米自然级的沉矸中制取。沉矸比重烟煤为±1.8，无烟煤±2.0。沉矸中的黄铁矿、非泥质岩和其他杂物应拣出。2、在坑道中用刻槽法采取。3、

在岩芯中采取伪顶，伪底和夹矸。样品粒度应为3～6毫米，重量0.5千克以上，均应密封包装。第9页/共33页(五)、瓦斯样：1、采取煤样前的准备工作

瓦斯罐使用前应洗净、干燥。检查

胶垫和密封圈是否可用，必要时要予以更换。检查瓦斯罐的气密性，在300~400Kp下没有漏气现象。严禁使用润滑油。

解析仪使用前，用吸气球提升量管内的水面至零点。关闭螺旋夹

，量管内的水面应不下降。

2、煤样的采取

使用岩心管提取煤芯，一次取芯长度不少于0.4m。钻具提升过程中，应向钻孔中灌注泥浆，保持充满状态并应尽量连续进行。如果因故中途停机，孔深不大于200m时停顿时间不少于5min；孔深超过200m时停顿时间不得超过10min，

并记录提钻时间。

第10页/共33页煤芯提出井口后，及时把采取的煤样装进瓦斯罐。煤芯在空气中的暴露时间不得超过10min.

取出煤芯后，对于柱状煤芯，应采取中间含矸少的完整部分；对于粉状和块状煤芯，应剔除矸石、泥皮和研磨烧焦的部分。不得用清水清洗煤样，保持自然状态将其装入瓦斯罐内，装入时不得压实，煤样距罐口约1cm。同时记录煤样装罐时间。3、瓦斯解析

瓦斯罐通过排气管与解析仪相接后，立即打开弹簧夹，随即有瓦斯气体进入量管内。

随后没间隔一定时间记录量管读数和测定时间，连续观测2h。读数间隔时间规定：第一点间隔2min，以后每隔3~5min读数一次，1h后每隔10~20min读数一次。第11页/共33页

煤层气含量低的煤层带，有的气体一次性泄出，无法测定解析速度，此种情况记下量管读数即可测定完毕，不取样。测定时，时间虽不到2h，但无气体泄出(水面保持不变或两个测点量管读数不变)，即测定完毕。取气样、编号、送化验室、若气体不足400ml,可不取样。

如果量管读数容积不足以容纳2h内从煤样中泄出的全部气体，可以中途用弹簧夹紧排气管，然后重新将液面提升到量管零点，并向水槽内补足清水，继续进行观测。(量管内瓦斯不足400ml，可不取样)。第12页/共33页

解析测定时开始没有气体泄出，首先检查穿刺针头、排气管和瓦斯罐上部的排气孔是否堵塞。如无堵塞则是气体含量过小所致。此时可终止测定。

上述测定结束后，抽出穿刺针头，将观测结果填写到附录表格中。4、煤样气体损失量的计算：

将煤层气解析速度测定中得出的每次量管内气体体积读数换算成标准状态下体积：第13页/共33页5、煤样气体解析时间的计算：煤样开始解析测定前的暴露时间T1为开始提钻至钻具提到井口时间的一半（迟到时间）T2与钻具提到井口至开始解析测定时间T3之和。

煤样每个观测点气体解析时间T4是煤样开始解析测定前的暴露时间T1与每个测点解析累计观测时间T5之和。求出每个观测点的,逐个填入附录表中。6、煤层气损失量的计算：图解法：以V1为纵坐标，以为横坐标，将全部测点标绘在做图纸上。将开始解析一段时间内呈直线关系的各点连线延长与纵坐标轴相交直线在纵坐标轴上的截距就是所求的气体损失量V2。第14页/共33页第15页/共33页7、瓦斯中H2S异常的原因及危害：

H2S剧毒、易燃、易爆。是具有刺激性气味(臭鸡蛋味)的气体。当达到一定浓度时无气味。溶于水也称为氢硫酸。 H2S气体的最低沸点为-60.33ºC，高于CO2、CH4

、N2等气体，因此，煤对其具有很强的吸附能力。H2S气体多溶于水，一般不会造成异常。但个别干旱地区，褐煤中水分含量较低时，可能会出现H2S气体异常。微生物硫酸盐还原作用形成的次生H2S气体可能存在泥炭—焦煤阶段，但硫酸盐还原菌的繁殖靠地表水下渗灌入煤层，即使生成的H2S，也多溶于水，并被地下水带走。第16页/共33页

煤及围岩中热化学分解成因、硫酸盐热化学还原形成的H2S气体不多，部分溶于煤层水中，部分被煤层吸附或充填于煤内孔、裂隙之中。若煤层已被CH4、N2、CO2等饱和，一般不会造成H2S气体异常;当煤层在抬升过程或地下水作用下瓦斯逸散后，后期在岩浆热力作用下新形成的H2S气体赋存到煤层中，容易造成H2S气体异常;若煤系中存在大量硫酸盐岩，在热化学作用下往往造成H2S气体异常。综上所述，造成煤矿瓦斯中H2S气体异常的主要原因在于H2S气体的保存条件。

当人吸入浓度0.001PPm的H2S时，数秒钟内会致人死亡。H2S的化学活动性极大，硫化物应力腐蚀、破裂等对金属管线的腐蚀作用极强，一般也称之为“氢脆”。

第17页/共33页第18页/共33页第19页/共33页第20页/共33页第21页/共33页第22页/共33页三、煤质评价标准《中国煤炭分类》GB/T5751-2009根据干燥无灰基挥发分等指标，将煤炭初分为无烟煤、烟煤和褐煤煤炭无烟煤Vdaf≤10.0%烟煤10.0～37.0褐煤Vdaf>37.0第23页/共33页对Vdaf>37.0%，G≤5,再用PM来区分烟煤和褐煤。对Vdaf>37.0%，PM>30%~50%的煤再测Qgr,maf，如其值大于24MJ/Kg,应划分为长焰煤，否则为褐煤)。煤炭G≤55或焦渣特征1～2烟煤褐煤长焰煤Pm>50%Pm≤30%30%<Pm≤50%Qgr,maf%>24MJ/kg褐煤Qgr,maf%≤24MJ/kg第24页/共33页类别代号编码分类指标Vdaf/%Pm/%无烟煤WY01,02,03≤10.0-烟煤YM11,12,13,14,15,16>10.0～20.0-21,22,23,24,25,26>20.0～28.031,32,33,34,35,36>28.0～37.041,42,43,44,45,46>37.0褐煤HM51,52>37.0≤50《中国煤炭分类》GB/T5751-2009无烟煤、烟煤及褐煤分类表第25页/共33页亚类代号编码分类指标Vdaf/%Hdaf/%无烟煤一号WY101≤3.5≤2.0无烟煤二号WY202>3.5～6.5>2.0～3.0无烟煤三号WY303>6.5～10.0>3.0若已经确定无烟煤亚类，可只按Vdaf分类，若没有确定，则需同时根据Vdaf和Hdaf确定，当两个指标有冲突时，以按Hdaf划分的亚类为准无烟煤亚类的划分第26页/共33页类别代号编码分类指标Vdaf/%GY/%b/%贫煤PM11>10.0～20.0≤5贫瘦煤PS12>10.0～20.0>5～20瘦煤SM1314>10.0～20.0>10.0～20.0>20～50>50～65焦煤JM152425>10.0～20.0>20.0～28.0>20.0～28.0>65>50～65>65≤25.0≤25.0≤150≤150肥煤FM162636>10.0～20.0>20.0～28.0>28.0～37.0>85>85>85>25.0>25.0>25.0>150>150>2201/3焦煤1/3JM35>28.0～37.0>65≤25.0≤220气肥煤QF46>37>85>25.0>220烟煤的分类第27页/共33页类别代号编码分类指标Vdaf/%GY/%b/%气煤QM34434445>28.0～37.0>37.0>37.0>37.0>50～65>35～50>50～65>65≤25.0≤2201/2中粘煤1/2ZN2333>20.0～28.0>28.0～37.0>30～50>30～50弱粘煤RN2232>20.0～28.0>28.0～37.0>5～30>5～30不粘煤BN2131>20.0～28.0>28.0～37.0≤5≤5长焰煤CY4142>37.0>37.0≤5>5～35烟煤的分类第28页/共33页当烟煤粘结指数值G≤85时，用干燥无灰基挥发分Vdaf和