煤質(zhì)講稿的教案

煤質(zhì)講稿的教案第1頁/共33頁一、概述1、總則

煤樣是煤質(zhì)研究的基礎。煤樣的采取質(zhì)量直接影響對煤炭的特征，煤的物理、化學性質(zhì)及其工業(yè)用途的正確評價。因此所采取的樣品必須能如實的反應煤層的自然特征。保證樣品的代表性。2、煤炭檢驗的實質(zhì)及采樣的理論依據(jù)

從統(tǒng)計學的觀點來看，煤炭檢驗的實質(zhì)是一個統(tǒng)計推斷的過程。統(tǒng)計推斷的正確性是否關鍵在于煤樣的代表性。由于煤炭的粒度和化學組成都極不均勻，要采到品質(zhì)特征與整批煤樣絕對相同的煤樣是不可能的，只能做到煤樣的品質(zhì)特性同整批煤樣相比無顯著偏倚，采樣精密度達到標準的規(guī)定。這樣的煤樣是具有代表性的煤樣。因此煤炭采樣的理論依據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計。第2頁/共33頁

煤是一種質(zhì)地極不均勻的可燃有機礦產(chǎn)，其不均勻度主要由煤中水分、灰分、粒度等指標的變化決定，灰分與粒度越大則煤的不均勻度越大，由于煤的粒度與密度的不同，在重力作用下大小顆粒產(chǎn)生自然分離與分層的現(xiàn)象成為偏析作用。這也是造成煤不均勻性的原因之一。3、采樣的重要性

對于不均勻的物質(zhì)采樣，必須按照科學的、合乎要求的方法才能取得才能取得代表性的樣品，才能用其分析、實驗的結果，去推斷評價整批樣品的品質(zhì)特性，因此采樣是煤炭采、制、化三個環(huán)節(jié)中的基礎和關鍵，采樣不準確，其它無從談起。

若把煤炭檢驗的誤差以方差來度量，采樣占80%，制樣占16%，化驗占4%。由此可見采樣是重要的一環(huán)。

第3頁/共33頁一般用灰分(Ad)、全硫(S.td)的S2、S、CV作為煤質(zhì)變化程度級別的依據(jù)。S2

或S來衡量數(shù)據(jù)的波動要比極差更精確越大波動越大。和只反映絕對波動大小，還有必要用表達相對波動大小。第4頁/共33頁二、取樣方法(一)、煤層煤樣煤層煤樣是在礦井或探巷中由一個煤層的剝離面上按一定規(guī)則采取的煤樣。煤層煤樣包括可采煤樣和煤層分層煤樣。(二)、煤芯煤樣

1、煤芯煤樣是從勘探鉆孔中采取的，它是研究勘探內(nèi)煤質(zhì)特征及其變化規(guī)律的重要基礎煤樣之一。

煤芯提出井口后，按上下順序依次放入潔凈的巖芯箱內(nèi)，斷口相互銜接，清除泥皮等雜物，去掉燒磨部分，煤芯不得受污染。記錄煤層厚度和煤芯長度，計算長度采取率，描述宏觀煤巖類型及煤芯狀況。對煤芯進行稱量(以Kg為單位，取小數(shù)點后兩位)，計算質(zhì)量采取率。第5頁/共33頁

2、煤芯煤樣一般按獨立煤層采取全層樣。當煤質(zhì)有顯著差異且分層厚度大于0.5m時，應采取分層煤樣。結構復雜煤層采樣時，應按夾矸和煤分層單獨采取。3、大于0.01m至等于煤層最低可采厚度的夾矸應單獨采樣；大于煤層最低可采厚度的夾矸，屬非炭質(zhì)泥巖的一般不采樣，屬炭質(zhì)泥巖或松軟巖的，需單獨采樣。厚度小于或等于0.01m的夾矸，應與相連煤分層合并采樣，不得剔除。煤層中的多層薄煤層夾矸，可單獨采樣，也可按相同巖性合并采樣。4、煤層偽頂、偽底為炭質(zhì)泥巖時，應分別采取全層樣。屬非炭質(zhì)泥巖時，層厚大于0.1m時采取0.1m，小于0.1m時全部采樣。第6頁/共33頁5、煤芯煤樣需按不同煤層分別取樣，不縮分，當煤層厚度較大時應分段采樣，分段厚度一般不大于3.00m;急傾斜煤層段距可適當放寬。6、煤芯從鉆孔中取出到采樣結束，褐煤不超過8h，煙煤不超過24h，無煙煤不超過48h。煤芯煤樣的質(zhì)量至少應為1.5Kg，如需進行特殊項目的試驗，可根據(jù)試驗要求決定采樣數(shù)量。(三)可選性試驗樣

可選性試驗樣分為篩分、浮沉試驗煤樣(生產(chǎn)大樣)和煤芯煤樣的可選性試驗煤樣(簡選樣)、兩種。

篩分、浮沉大樣須在生產(chǎn)礦井或勘探坑道中采取，其質(zhì)量不少于10t。采樣點應布置在氧化帶以下及煤層厚度、結構、煤質(zhì)正常的地段，采樣點附近要作詳細的地質(zhì)編錄。煤樣中應包括開采的夾矸和自然混入的第7頁/共33頁偽頂、偽低矸石。

簡選樣一般在勘探鉆孔中采取也可在坑道中專門采取或煤層煤樣中縮取，煤樣質(zhì)量不少于40Kg。鉆孔取樣時的煤樣質(zhì)量按煤層薄厚分為：

薄煤層：<5Kg；

中厚煤層為：5~13Kg

厚煤層：>13Kg

計算煤樣質(zhì)量時均不包括大于0.01m的夾矸。薄煤層可用人工斜孔或加大孔徑等措施增加煤樣質(zhì)量，有條件時也可在相鄰兩孔或多孔的同一煤層中合并采樣。第8頁/共33頁(四)、矸石泥化試驗樣主要指采煤時混入原煤的泥質(zhì)巖偽頂、偽底及夾矸，可用下列方法采取：1、從篩分、浮沉試驗3～6毫米自然級的沉矸中制取。沉矸比重煙煤為±1.8，無煙煤±2.0。沉矸中的黃鐵礦、非泥質(zhì)巖和其他雜物應揀出。2、在坑道中用刻槽法采取。3、

在巖芯中采取偽頂，偽底和夾矸。樣品粒度應為3～6毫米，重量0.5千克以上，均應密封包裝。第9頁/共33頁(五)、瓦斯樣：1、采取煤樣前的準備工作

瓦斯罐使用前應洗凈、干燥。檢查

膠墊和密封圈是否可用，必要時要予以更換。檢查瓦斯罐的氣密性，在300~400Kp下沒有漏氣現(xiàn)象。嚴禁使用潤滑油。

解析儀使用前，用吸氣球提升量管內(nèi)的水面至零點。關閉螺旋夾

，量管內(nèi)的水面應不下降。

2、煤樣的采取

使用巖心管提取煤芯，一次取芯長度不少于0.4m。鉆具提升過程中，應向鉆孔中灌注泥漿，保持充滿狀態(tài)并應盡量連續(xù)進行。如果因故中途停機，孔深不大于200m時停頓時間不少于5min；孔深超過200m時停頓時間不得超過10min，

并記錄提鉆時間。

第10頁/共33頁煤芯提出井口后，及時把采取的煤樣裝進瓦斯罐。煤芯在空氣中的暴露時間不得超過10min.

取出煤芯后，對于柱狀煤芯，應采取中間含矸少的完整部分；對于粉狀和塊狀煤芯，應剔除矸石、泥皮和研磨燒焦的部分。不得用清水清洗煤樣，保持自然狀態(tài)將其裝入瓦斯罐內(nèi)，裝入時不得壓實，煤樣距罐口約1cm。同時記錄煤樣裝罐時間。3、瓦斯解析

瓦斯罐通過排氣管與解析儀相接后，立即打開彈簧夾，隨即有瓦斯氣體進入量管內(nèi)。

隨后沒間隔一定時間記錄量管讀數(shù)和測定時間，連續(xù)觀測2h。讀數(shù)間隔時間規(guī)定：第一點間隔2min，以后每隔3~5min讀數(shù)一次，1h后每隔10~20min讀數(shù)一次。第11頁/共33頁

煤層氣含量低的煤層帶，有的氣體一次性泄出，無法測定解析速度，此種情況記下量管讀數(shù)即可測定完畢，不取樣。測定時，時間雖不到2h，但無氣體泄出(水面保持不變或兩個測點量管讀數(shù)不變)，即測定完畢。取氣樣、編號、送化驗室、若氣體不足400ml,可不取樣。

如果量管讀數(shù)容積不足以容納2h內(nèi)從煤樣中泄出的全部氣體，可以中途用彈簧夾緊排氣管，然后重新將液面提升到量管零點，并向水槽內(nèi)補足清水，繼續(xù)進行觀測。(量管內(nèi)瓦斯不足400ml，可不取樣)。第12頁/共33頁

解析測定時開始沒有氣體泄出，首先檢查穿刺針頭、排氣管和瓦斯罐上部的排氣孔是否堵塞。如無堵塞則是氣體含量過小所致。此時可終止測定。

上述測定結束后，抽出穿刺針頭，將觀測結果填寫到附錄表格中。4、煤樣氣體損失量的計算：

將煤層氣解析速度測定中得出的每次量管內(nèi)氣體體積讀數(shù)換算成標準狀態(tài)下體積：第13頁/共33頁5、煤樣氣體解析時間的計算：煤樣開始解析測定前的暴露時間T1為開始提鉆至鉆具提到井口時間的一半（遲到時間）T2與鉆具提到井口至開始解析測定時間T3之和。

煤樣每個觀測點氣體解析時間T4是煤樣開始解析測定前的暴露時間T1與每個測點解析累計觀測時間T5之和。求出每個觀測點的,逐個填入附錄表中。6、煤層氣損失量的計算：圖解法：以V1為縱坐標，以為橫坐標，將全部測點標繪在做圖紙上。將開始解析一段時間內(nèi)呈直線關系的各點連線延長與縱坐標軸相交直線在縱坐標軸上的截距就是所求的氣體損失量V2。第14頁/共33頁第15頁/共33頁7、瓦斯中H2S異常的原因及危害：

H2S劇毒、易燃、易爆。是具有刺激性氣味(臭雞蛋味)的氣體。當達到一定濃度時無氣味。溶于水也稱為氫硫酸。 H2S氣體的最低沸點為-60.33oC，高于CO2、CH4

、N2等氣體，因此，煤對其具有很強的吸附能力。H2S氣體多溶于水，一般不會造成異常。但個別干旱地區(qū)，褐煤中水分含量較低時，可能會出現(xiàn)H2S氣體異常。微生物硫酸鹽還原作用形成的次生H2S氣體可能存在泥炭—焦煤階段，但硫酸鹽還原菌的繁殖靠地表水下滲灌入煤層，即使生成的H2S，也多溶于水，并被地下水帶走。第16頁/共33頁

煤及圍巖中熱化學分解成因、硫酸鹽熱化學還原形成的H2S氣體不多，部分溶于煤層水中，部分被煤層吸附或充填于煤內(nèi)孔、裂隙之中。若煤層已被CH4、N2、CO2等飽和，一般不會造成H2S氣體異常;當煤層在抬升過程或地下水作用下瓦斯逸散后，后期在巖漿熱力作用下新形成的H2S氣體賦存到煤層中，容易造成H2S氣體異常;若煤系中存在大量硫酸鹽巖，在熱化學作用下往往造成H2S氣體異常。綜上所述，造成煤礦瓦斯中H2S氣體異常的主要原因在于H2S氣體的保存條件。

當人吸入濃度0.001PPm的H2S時，數(shù)秒鐘內(nèi)會致人死亡。H2S的化學活動性極大，硫化物應力腐蝕、破裂等對金屬管線的腐蝕作用極強，一般也稱之為“氫脆”。

第17頁/共33頁第18頁/共33頁第19頁/共33頁第20頁/共33頁第21頁/共33頁第22頁/共33頁三、煤質(zhì)評價標準《中國煤炭分類》GB/T5751-2009根據(jù)干燥無灰基揮發(fā)分等指標，將煤炭初分為無煙煤、煙煤和褐煤煤炭無煙煤Vdaf≤10.0%煙煤10.0～37.0褐煤Vdaf>37.0第23頁/共33頁對Vdaf>37.0%，G≤5,再用PM來區(qū)分煙煤和褐煤。對Vdaf>37.0%，PM>30%~50%的煤再測Qgr,maf，如其值大于24MJ/Kg,應劃分為長焰煤，否則為褐煤)。煤炭G≤55或焦渣特征1～2煙煤褐煤長焰煤Pm>50%Pm≤30%30%<Pm≤50%Qgr,maf%>24MJ/kg褐煤Qgr,maf%≤24MJ/kg第24頁/共33頁類別代號編碼分類指標Vdaf/%Pm/%無煙煤WY01,02,03≤10.0-煙煤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《中國煤炭分類》GB/T5751-2009無煙煤、煙煤及褐煤分類表第25頁/共33頁亞類代號編碼分類指標Vdaf/%Hdaf/%無煙煤一號WY101≤3.5≤2.0無煙煤二號WY202>3.5～6.5>2.0～3.0無煙煤三號WY303>6.5～10.0>3.0若已經(jīng)確定無煙煤亞類，可只按Vdaf分類，若沒有確定，則需同時根據(jù)Vdaf和Hdaf確定，當兩個指標有沖突時，以按Hdaf劃分的亞類為準無煙煤亞類的劃分第26頁/共33頁類別代號編碼分類指標Vdaf/%GY/%b/%貧煤PM11>10.0～20.0≤5貧瘦煤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氣肥煤QF46>37>85>25.0>220煙煤的分類第27頁/共33頁類別代號編碼分類指標Vdaf/%GY/%b/%氣煤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長焰煤CY4142>37.0>37.0≤5>5～35煙煤的分類第28頁/共33頁當煙煤粘結指數(shù)值G≤85時，用干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf和