潘二煤礦裝火車自動采樣機(jī)系統(tǒng)偏倚原因分析及解決方案

劉波+王賢詩+張勇

摘 要：針對潘二煤礦裝火車自動采樣機(jī)存在系統(tǒng)偏倚，文章從煤炭儲裝運(yùn)環(huán)節(jié)入手，分析了煤炭在儲裝運(yùn)過程中產(chǎn)生粒度離析，對采制樣精準(zhǔn)度造成影響，形成系統(tǒng)偏倚。通過試驗調(diào)整自動采樣機(jī)控制程序及參數(shù)設(shè)置，徹底消除了裝火車自動采樣系統(tǒng)的偏倚問題。

關(guān)鍵詞：粒度離析；自動采樣機(jī)；系統(tǒng)偏倚；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：TD921.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0001-03

潘二煤礦商品煤外運(yùn)鐵路運(yùn)輸裝車方式為雙股道（一道、二道）同時經(jīng)過皮帶裝車。礦井生產(chǎn)的原煤直接通過火車或汽車外運(yùn)至其它地點(diǎn)洗選精煤，煤炭采樣經(jīng)過兩套采樣機(jī)進(jìn)行采制樣，一套為原煤皮帶中部采樣機(jī)，一套為裝火車皮帶中部自動采樣機(jī)，自裝火車采樣機(jī)使用之后，我們通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，裝火車采樣月度累計灰分與原煤采樣月度累計灰分存在正向偏差。經(jīng)過系統(tǒng)分析和試驗得出結(jié)論為原煤在進(jìn)入裝火車儲煤倉時存在粒度離析不均，造成兩架裝車皮帶煤炭灰分存在正向偏差，而裝火車皮帶中部采樣機(jī)在兩架皮帶采樣參數(shù)設(shè)置存在系統(tǒng)偏倚，使火車采樣灰分統(tǒng)計高于原煤采樣灰分。

1 礦井生產(chǎn)煤炭粒度篩分浮沉試驗

篩分前煤樣總重：854.4 kg，原煤篩分試驗結(jié)果見表1，浮沉試驗結(jié)果見表2。

由表1可知，潘二礦原煤灰分隨著粒度的減小逐漸降低，粒度分布不均，6 mm以上粒級產(chǎn)率為60.52%；由表2可知，密度大于1.8 g/cm3的灰分85.39%，產(chǎn)率46.61%，說明此次試驗用煤矸石含量較高，且多分布于粒度大于6 mm粒級上，符合潘二煤礦復(fù)雜地質(zhì)條件下回采上來的原煤特點(diǎn)。由表2可知，煤泥產(chǎn)率1.54%，灰分為47.49%；總計產(chǎn)率100.00%，灰分52.71%。

2 煤炭進(jìn)倉粒度離析情況

2.1 膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸過程發(fā)生粒度離析現(xiàn)象

煤炭入倉采用拉上山膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸和水平電滾筒皮帶轉(zhuǎn)載進(jìn)倉，膠帶輸送機(jī)在機(jī)頭驅(qū)動滾筒帶動下，膠帶在支架和眾多托輥上運(yùn)動以完成物料的運(yùn)輸。由于托輥是按一定間隔架設(shè)的，且傾斜安裝，煤炭隨著膠帶上下震動，在震動過程中煤炭產(chǎn)生一定的離析現(xiàn)象。另外煤炭在上山輸送皮帶進(jìn)入水平輸送皮帶時，由于兩條皮帶中線垂直，經(jīng)緩沖擋板緩沖落入水平皮帶，在水品皮帶上的堆煤中心與皮帶中心發(fā)生偏心，也會發(fā)生一定的離析現(xiàn)象，密度大的顆粒偏向一側(cè)堆積，如圖1所示。

2.2 裝車過程中儲煤倉煤炭流動形式

結(jié)合潘二煤礦儲煤倉裝車特點(diǎn)，在煤炭入倉時，煤在倉內(nèi)呈一個個圓錐堆形狀，落差雖然相同，但大塊煤從圓錐頂部沿其斜面滾到筒壁，而粒度較小的煤集中在煤倉的中心位置，這種在裝煤時產(chǎn)生的大小快煤重新分布的現(xiàn)象，理論上叫做離析現(xiàn)象。

當(dāng)卸料口閘門打開后，煤受自重作用，從煤倉中落下，在卸料過程中，煤炭的流動受其物理性質(zhì)和裝載方式影響。裝車時開啟卸料口，儲煤倉中雖然儲存有大量的煤，但只有卸料口正上方的煤靠自重流出，而靠邊壁的煤灰掛貼在壁上，當(dāng)中間的煤卸出后，邊壁掛煤會產(chǎn)生逐漸崩塌，上覆煤體由中間向四周依次塌陷流出，形成中心流動的形式。

2.3 潘二煤礦儲煤倉裝火車特點(diǎn)

2.3.1 潘二煤礦儲煤倉裝火車特點(diǎn)

潘二煤礦儲煤倉為圓筒形煤倉（后面簡稱圓筒倉），自礦井投產(chǎn)以來就一直使用，倉內(nèi)壁上粘有大量的煤，導(dǎo)致圓筒倉的放煤眼經(jīng)常堵塞。

特別是往二道放煤的煤眼堵塞比較嚴(yán)重，在同一時間共同落煤時一道的落煤眼落煤比較快，而同一倉煤位于倉中心的煤質(zhì)量輕，煤質(zhì)較好。

由于裝車時倉內(nèi)煤體流動為中心流動的方式，所以兩股道同時裝車時，倉內(nèi)較好的煤流向一道較多；同時由于煤流入倉過程中一系列的粒度離析現(xiàn)象導(dǎo)致一些質(zhì)量稍重的煤偏向二道落煤眼上方堆積，而這些質(zhì)量重的煤矸石含量較多，這就直接導(dǎo)致二道裝車的煤灰分偏高。

2.3.2 兩股道裝車煤炭篩分試驗

兩道所裝的煤炭粒級組成見表3。

從表3可知，一道、二道同時各裝一列火車為例，一道灰分為31.87%，二道灰分為32.75%，二道比一道灰分高0.88%。一道6～3 mm粒度級的煤樣，占全樣的23.33%，灰分為32.88%；二道6～3 mm粒度級的煤樣，占全樣的28.14%，灰分為34.77%。由此可以看出二道比一道灰分高的主要原因是二道>3 mm粒度級的煤樣占全樣的比例較高，而且灰分也偏高。

3 裝火車自動采樣機(jī)采樣單向偏倚原因分析

3.1 灰分統(tǒng)計結(jié)果分析

裝火車自動采樣機(jī)采樣統(tǒng)計普遍要比原煤自動采樣機(jī)采樣偏高，且均為正態(tài)分布，平均灰分差+2.96%，不符合隨機(jī)誤差統(tǒng)計規(guī)律性，說明兩套采樣系統(tǒng)間存在系統(tǒng)性偏倚，見表4。

3.2 裝火車自動采樣機(jī)系統(tǒng)偏倚分析

3.2.1 引起裝火車自動采樣機(jī)系統(tǒng)偏倚的原因

潘二煤礦2013年5月裝火車自動采樣機(jī)開始調(diào)試使用，采樣機(jī)安裝為兩道裝車皮帶分別安裝一個初采采樣裝置，共用一套制樣設(shè)備，這樣既節(jié)約安裝空間又節(jié)約設(shè)備費(fèi)用。調(diào)試過程中將兩道初采采樣間隔設(shè)定為90 s，但頻繁出現(xiàn)破碎機(jī)堵煤和一級給料皮帶撒樣現(xiàn)象，為了避免這些現(xiàn)象發(fā)生，防止兩道采樣頭同時進(jìn)行采樣，經(jīng)過現(xiàn)場試驗，只能以2道為基準(zhǔn)采樣點(diǎn)，設(shè)置20 s防重疊采樣時間，限制一道采樣，可有效防止因煤流量過大造成的堵塞和灑煤現(xiàn)象，但經(jīng)過幾個月的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)裝火車自動采樣機(jī)較原煤自動采樣機(jī)采樣灰分偏高。經(jīng)過大量采樣數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，造成采樣系統(tǒng)誤差的主要原因在于程序設(shè)定的20 s防重疊時間。

3.2.2 采樣出現(xiàn)系統(tǒng)偏差數(shù)據(jù)分析

受20 s防重疊時間限制，一道采樣普遍比二道采樣數(shù)量少，平均每列火車，一道比二道少采13個子樣。同時如上述2.3.1分析結(jié)果得知二道煤灰分較一道煤灰分偏高，得出引起裝火車采樣機(jī)采樣存在系統(tǒng)性偏倚的主要原因在于“20 s防重疊時間限制”，見表5。

4 解決方案

既要解決兩股道采樣存在子樣數(shù)不一致的問題，又要防止兩道同時采樣發(fā)生煤樣流量過多，發(fā)生堵塞撒樣現(xiàn)象，在不去除“20 s防重疊時間”情況下，通過改進(jìn)上位控制程序，設(shè)定一道、二道初采頭分別獨(dú)立進(jìn)行采樣計時。

通過實(shí)驗得到以下數(shù)據(jù)，采樣一道采樣間隔設(shè)置為65 s采一子樣，二道采樣間隔設(shè)置為90 s采一子樣，可以很好的解決兩道采樣子樣數(shù)不一致的問題。

通過調(diào)整采樣參數(shù)，一道、二道采樣子樣數(shù)符合隨機(jī)性誤差統(tǒng)計規(guī)律，原煤自動采樣機(jī)與裝火車自動采樣機(jī)灰分比較也符合隨機(jī)性誤差統(tǒng)計規(guī)律，很好的解決了裝火車自動采樣機(jī)存在系統(tǒng)偏倚問題，見表6和表7。

5 結(jié) 語

綜上所述，粒度離析問題存在于煤炭儲運(yùn)過程中的每個環(huán)節(jié)，只是離析輕重的問題，而儲裝運(yùn)結(jié)尾環(huán)節(jié)發(fā)生粒度離析情況的嚴(yán)重與否，直接影響著煤炭采樣精準(zhǔn)度，可能采制樣系統(tǒng)本身系統(tǒng)偏倚不會影響采樣精密度，但由于煤炭儲運(yùn)系統(tǒng)的影響可能會使系統(tǒng)產(chǎn)生一定的偏倚。這就要求我們必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)，慎審各類采制化數(shù)據(jù)，認(rèn)真觀察總結(jié)煤炭儲裝運(yùn)特點(diǎn)，綜合分析，對數(shù)據(jù)統(tǒng)計的常規(guī)性表現(xiàn)和微觀變化要有敏感性，不輕易放過每個細(xì)節(jié)，找出問題癥結(jié)所在，對癥下藥。同時解決問題的方式不局限于采制化系統(tǒng)本身，也可從儲裝運(yùn)系統(tǒng)入手。

經(jīng)過實(shí)踐檢驗，我們通過系統(tǒng)分析粒度離析問題找出了造成裝火車自動采樣機(jī)采制樣存在偏倚問題的原因，并通過調(diào)整自動采樣機(jī)采樣參數(shù)使采制化數(shù)據(jù)統(tǒng)計符合隨機(jī)規(guī)律性，很好地消除了系統(tǒng)偏差。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙剛，孫曉霞.淺析煤炭運(yùn)輸過程中的離析原因及相應(yīng)對策[J].煤質(zhì)技術(shù)，2010，（10）.

[2] 康恩興.商品煤人工采樣的偏倚試驗及其控制措施[|J].煤炭加工與綜合利用，2009，（4）.

[3] GB/T19494.3-2004，煤炭機(jī)械化采樣第3部分：精密度測定和偏倚試驗[S].

摘 要：針對潘二煤礦裝火車自動采樣機(jī)存在系統(tǒng)偏倚，文章從煤炭儲裝運(yùn)環(huán)節(jié)入手，分析了煤炭在儲裝運(yùn)過程中產(chǎn)生粒度離析，對采制樣精準(zhǔn)度造成影響，形成系統(tǒng)偏倚。通過試驗調(diào)整自動采樣機(jī)控制程序及參數(shù)設(shè)置，徹底消除了裝火車自動采樣系統(tǒng)的偏倚問題。

關(guān)鍵詞：粒度離析；自動采樣機(jī)；系統(tǒng)偏倚；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：TD921.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0001-03

潘二煤礦商品煤外運(yùn)鐵路運(yùn)輸裝車方式為雙股道（一道、二道）同時經(jīng)過皮帶裝車。礦井生產(chǎn)的原煤直接通過火車或汽車外運(yùn)至其它地點(diǎn)洗選精煤，煤炭采樣經(jīng)過兩套采樣機(jī)進(jìn)行采制樣，一套為原煤皮帶中部采樣機(jī)，一套為裝火車皮帶中部自動采樣機(jī)，自裝火車采樣機(jī)使用之后，我們通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，裝火車采樣月度累計灰分與原煤采樣月度累計灰分存在正向偏差。經(jīng)過系統(tǒng)分析和試驗得出結(jié)論為原煤在進(jìn)入裝火車儲煤倉時存在粒度離析不均，造成兩架裝車皮帶煤炭灰分存在正向偏差，而裝火車皮帶中部采樣機(jī)在兩架皮帶采樣參數(shù)設(shè)置存在系統(tǒng)偏倚，使火車采樣灰分統(tǒng)計高于原煤采樣灰分。

1 礦井生產(chǎn)煤炭粒度篩分浮沉試驗

篩分前煤樣總重：854.4 kg，原煤篩分試驗結(jié)果見表1，浮沉試驗結(jié)果見表2。

由表1可知，潘二礦原煤灰分隨著粒度的減小逐漸降低，粒度分布不均，6 mm以上粒級產(chǎn)率為60.52%；由表2可知，密度大于1.8 g/cm3的灰分85.39%，產(chǎn)率46.61%，說明此次試驗用煤矸石含量較高，且多分布于粒度大于6 mm粒級上，符合潘二煤礦復(fù)雜地質(zhì)條件下回采上來的原煤特點(diǎn)。由表2可知，煤泥產(chǎn)率1.54%，灰分為47.49%；總計產(chǎn)率100.00%，灰分52.71%。

2 煤炭進(jìn)倉粒度離析情況

2.1 膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸過程發(fā)生粒度離析現(xiàn)象

煤炭入倉采用拉上山膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸和水平電滾筒皮帶轉(zhuǎn)載進(jìn)倉，膠帶輸送機(jī)在機(jī)頭驅(qū)動滾筒帶動下，膠帶在支架和眾多托輥上運(yùn)動以完成物料的運(yùn)輸。由于托輥是按一定間隔架設(shè)的，且傾斜安裝，煤炭隨著膠帶上下震動，在震動過程中煤炭產(chǎn)生一定的離析現(xiàn)象。另外煤炭在上山輸送皮帶進(jìn)入水平輸送皮帶時，由于兩條皮帶中線垂直，經(jīng)緩沖擋板緩沖落入水平皮帶，在水品皮帶上的堆煤中心與皮帶中心發(fā)生偏心，也會發(fā)生一定的離析現(xiàn)象，密度大的顆粒偏向一側(cè)堆積，如圖1所示。

2.2 裝車過程中儲煤倉煤炭流動形式

結(jié)合潘二煤礦儲煤倉裝車特點(diǎn)，在煤炭入倉時，煤在倉內(nèi)呈一個個圓錐堆形狀，落差雖然相同，但大塊煤從圓錐頂部沿其斜面滾到筒壁，而粒度較小的煤集中在煤倉的中心位置，這種在裝煤時產(chǎn)生的大小快煤重新分布的現(xiàn)象，理論上叫做離析現(xiàn)象。

當(dāng)卸料口閘門打開后，煤受自重作用，從煤倉中落下，在卸料過程中，煤炭的流動受其物理性質(zhì)和裝載方式影響。裝車時開啟卸料口，儲煤倉中雖然儲存有大量的煤，但只有卸料口正上方的煤靠自重流出，而靠邊壁的煤灰掛貼在壁上，當(dāng)中間的煤卸出后，邊壁掛煤會產(chǎn)生逐漸崩塌，上覆煤體由中間向四周依次塌陷流出，形成中心流動的形式。

2.3 潘二煤礦儲煤倉裝火車特點(diǎn)

2.3.1 潘二煤礦儲煤倉裝火車特點(diǎn)

潘二煤礦儲煤倉為圓筒形煤倉（后面簡稱圓筒倉），自礦井投產(chǎn)以來就一直使用，倉內(nèi)壁上粘有大量的煤，導(dǎo)致圓筒倉的放煤眼經(jīng)常堵塞。

特別是往二道放煤的煤眼堵塞比較嚴(yán)重，在同一時間共同落煤時一道的落煤眼落煤比較快，而同一倉煤位于倉中心的煤質(zhì)量輕，煤質(zhì)較好。

由于裝車時倉內(nèi)煤體流動為中心流動的方式，所以兩股道同時裝車時，倉內(nèi)較好的煤流向一道較多；同時由于煤流入倉過程中一系列的粒度離析現(xiàn)象導(dǎo)致一些質(zhì)量稍重的煤偏向二道落煤眼上方堆積，而這些質(zhì)量重的煤矸石含量較多，這就直接導(dǎo)致二道裝車的煤灰分偏高。

2.3.2 兩股道裝車煤炭篩分試驗

兩道所裝的煤炭粒級組成見表3。

從表3可知，一道、二道同時各裝一列火車為例，一道灰分為31.87%，二道灰分為32.75%，二道比一道灰分高0.88%。一道6～3 mm粒度級的煤樣，占全樣的23.33%，灰分為32.88%；二道6～3 mm粒度級的煤樣，占全樣的28.14%，灰分為34.77%。由此可以看出二道比一道灰分高的主要原因是二道>3 mm粒度級的煤樣占全樣的比例較高，而且灰分也偏高。

3 裝火車自動采樣機(jī)采樣單向偏倚原因分析

3.1 灰分統(tǒng)計結(jié)果分析

裝火車自動采樣機(jī)采樣統(tǒng)計普遍要比原煤自動采樣機(jī)采樣偏高，且均為正態(tài)分布，平均灰分差+2.96%，不符合隨機(jī)誤差統(tǒng)計規(guī)律性，說明兩套采樣系統(tǒng)間存在系統(tǒng)性偏倚，見表4。

3.2 裝火車自動采樣機(jī)系統(tǒng)偏倚分析

3.2.1 引起裝火車自動采樣機(jī)系統(tǒng)偏倚的原因

潘二煤礦2013年5月裝火車自動采樣機(jī)開始調(diào)試使用，采樣機(jī)安裝為兩道裝車皮帶分別安裝一個初采采樣裝置，共用一套制樣設(shè)備，這樣既節(jié)約安裝空間又節(jié)約設(shè)備費(fèi)用。調(diào)試過程中將兩道初采采樣間隔設(shè)定為90 s，但頻繁出現(xiàn)破碎機(jī)堵煤和一級給料皮帶撒樣現(xiàn)象，為了避免這些現(xiàn)象發(fā)生，防止兩道采樣頭同時進(jìn)行采樣，經(jīng)過現(xiàn)場試驗，只能以2道為基準(zhǔn)采樣點(diǎn)，設(shè)置20 s防重疊采樣時間，限制一道采樣，可有效防止因煤流量過大造成的堵塞和灑煤現(xiàn)象，但經(jīng)過幾個月的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)裝火車自動采樣機(jī)較原煤自動采樣機(jī)采樣灰分偏高。經(jīng)過大量采樣數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，造成采樣系統(tǒng)誤差的主要原因在于程序設(shè)定的20 s防重疊時間。

3.2.2 采樣出現(xiàn)系統(tǒng)偏差數(shù)據(jù)分析

受20 s防重疊時間限制，一道采樣普遍比二道采樣數(shù)量少，平均每列火車，一道比二道少采13個子樣。同時如上述2.3.1分析結(jié)果得知二道煤灰分較一道煤灰分偏高，得出引起裝火車采樣機(jī)采樣存在系統(tǒng)性偏倚的主要原因在于“20 s防重疊時間限制”，見表5。

4 解決方案

既要解決兩股道采樣存在子樣數(shù)不一致的問題，又要防止兩道同時采樣發(fā)生煤樣流量過多，發(fā)生堵塞撒樣現(xiàn)象，在不去除“20 s防重疊時間”情況下，通過改進(jìn)上位控制程序，設(shè)定一道、二道初采頭分別獨(dú)立進(jìn)行采樣計時。

通過實(shí)驗得到以下數(shù)據(jù)，采樣一道采樣間隔設(shè)置為65 s采一子樣，二道采樣間隔設(shè)置為90 s采一子樣，可以很好的解決兩道采樣子樣數(shù)不一致的問題。

通過調(diào)整采樣參數(shù)，一道、二道采樣子樣數(shù)符合隨機(jī)性誤差統(tǒng)計規(guī)律，原煤自動采樣機(jī)與裝火車自動采樣機(jī)灰分比較也符合隨機(jī)性誤差統(tǒng)計規(guī)律，很好的解決了裝火車自動采樣機(jī)存在系統(tǒng)偏倚問題，見表6和表7。

5 結(jié) 語

綜上所述，粒度離析問題存在于煤炭儲運(yùn)過程中的每個環(huán)節(jié)，只是離析輕重的問題，而儲裝運(yùn)結(jié)尾環(huán)節(jié)發(fā)生粒度離析情況的嚴(yán)重與否，直接影響著煤炭采樣精準(zhǔn)度，可能采制樣系統(tǒng)本身系統(tǒng)偏倚不會影響采樣精密度，但由于煤炭儲運(yùn)系統(tǒng)的影響可能會使系統(tǒng)產(chǎn)生一定的偏倚。這就要求我們必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)，慎審各類采制化數(shù)據(jù)，認(rèn)真觀察總結(jié)煤炭儲裝運(yùn)特點(diǎn)，綜合分析，對數(shù)據(jù)統(tǒng)計的常規(guī)性表現(xiàn)和微觀變化要有敏感性，不輕易放過每個細(xì)節(jié)，找出問題癥結(jié)所在，對癥下藥。同時解決問題的方式不局限于采制化系統(tǒng)本身，也可從儲裝運(yùn)系統(tǒng)入手。

經(jīng)過實(shí)踐檢驗，我們通過系統(tǒng)分析粒度離析問題找出了造成裝火車自動采樣機(jī)采制樣存在偏倚問題的原因，并通過調(diào)整自動采樣機(jī)采樣參數(shù)使采制化數(shù)據(jù)統(tǒng)計符合隨機(jī)規(guī)律性，很好地消除了系統(tǒng)偏差。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙剛，孫曉霞.淺析煤炭運(yùn)輸過程中的離析原因及相應(yīng)對策[J].煤質(zhì)技術(shù)，2010，（10）.

[2] 康恩興.商品煤人工采樣的偏倚試驗及其控制措施[|J].煤炭加工與綜合利用，2009，（4）.

[3] GB/T19494.3-2004，煤炭機(jī)械化采樣第3部分：精密度測定和偏倚試驗[S].

摘 要：針對潘二煤礦裝火車自動采樣機(jī)存在系統(tǒng)偏倚，文章從煤炭儲裝運(yùn)環(huán)節(jié)入手，分析了煤炭在儲裝運(yùn)過程中產(chǎn)生粒度離析，對采制樣精準(zhǔn)度造成影響，形成系統(tǒng)偏倚。通過試驗調(diào)整自動采樣機(jī)控制程序及參數(shù)設(shè)置，徹底消除了裝火車自動采樣系統(tǒng)的偏倚問題。

關(guān)鍵詞：粒度離析；自動采樣機(jī)；系統(tǒng)偏倚；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：TD921.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0001-03

潘二煤礦商品煤外運(yùn)鐵路運(yùn)輸裝車方式為雙股道（一道、二道）同時經(jīng)過皮帶裝車。礦井生產(chǎn)的原煤直接通過火車或汽車外運(yùn)至其它地點(diǎn)洗選精煤，煤炭采樣經(jīng)過兩套采樣機(jī)進(jìn)行采制樣，一套為原煤皮帶中部采樣機(jī)，一套為裝火車皮帶中部自動采樣機(jī)，自裝火車采樣機(jī)使用之后，我們通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，裝火車采樣月度累計灰分與原煤采樣月度累計灰分存在正向偏差。經(jīng)過系統(tǒng)分析和試驗得出結(jié)論為原煤在進(jìn)入裝火車儲煤倉時存在粒度離析不均，造成兩架裝車皮帶煤炭灰分存在正向偏差，而裝火車皮帶中部采樣機(jī)在兩架皮帶采樣參數(shù)設(shè)置存在系統(tǒng)偏倚，使火車采樣灰分統(tǒng)計高于原煤采樣灰分。

1 礦井生產(chǎn)煤炭粒度篩分浮沉試驗

篩分前煤樣總重：854.4 kg，原煤篩分試驗結(jié)果見表1，浮沉試驗結(jié)果見表2。

由表1可知，潘二礦原煤灰分隨著粒度的減小逐漸降低，粒度分布不均，6 mm以上粒級產(chǎn)率為60.52%；由表2可知，密度大于1.8 g/cm3的灰分85.39%，產(chǎn)率46.61%，說明此次試驗用煤矸石含量較高，且多分布于粒度大于6 mm粒級上，符合潘二煤礦復(fù)雜地質(zhì)條件下回采上來的原煤特點(diǎn)。由表2可知，煤泥產(chǎn)率1.54%，灰分為47.49%；總計產(chǎn)率100.00%，灰分52.71%。

2 煤炭進(jìn)倉粒度離析情況

2.1 膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸過程發(fā)生粒度離析現(xiàn)象

煤炭入倉采用拉上山膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸和水平電滾筒皮帶轉(zhuǎn)載進(jìn)倉，膠帶輸送機(jī)在機(jī)頭驅(qū)動滾筒帶動下，膠帶在支架和眾多托輥上運(yùn)動以完成物料的運(yùn)輸。由于托輥是按一定間隔架設(shè)的，且傾斜安裝，煤炭隨著膠帶上下震動，在震動過程中煤炭產(chǎn)生一定的離析現(xiàn)象。另外煤炭在上山輸送皮帶進(jìn)入水平輸送皮帶時，由于兩條皮帶中線垂直，經(jīng)緩沖擋板緩沖落入水平皮帶，在水品皮帶上的堆煤中心與皮帶中心發(fā)生偏心，也會發(fā)生一定的離析現(xiàn)象，密度大的顆粒偏向一側(cè)堆積，如圖1所示。

2.2 裝車過程中儲煤倉煤炭流動形式

結(jié)合潘二煤礦儲煤倉裝車特點(diǎn)，在煤炭入倉時，煤在倉內(nèi)呈一個個圓錐堆形狀，落差雖然相同，但大塊煤從圓錐頂部沿其斜面滾到筒壁，而粒度較小的煤集中在煤倉的中心位置，這種在裝煤時產(chǎn)生的大小快煤重新分布的現(xiàn)象，理論上叫做離析現(xiàn)象。

當(dāng)卸料口閘門打開后，煤受自重作用，從煤倉中落下，在卸料過程中，煤炭的流動受其物理性質(zhì)和裝載方式影響。裝車時開啟卸料口，儲煤倉中雖然儲存有大量的煤，但只有卸料口正上方的煤靠自重流出，而靠邊壁的煤灰掛貼在壁上，當(dāng)中間的煤卸出后，邊壁掛煤會產(chǎn)生逐漸崩塌，上覆煤體由中間向四周依次塌陷流出，形成中心流動的形式。

2.3 潘二煤礦儲煤倉裝火車特點(diǎn)

2.3.1 潘二煤礦儲煤倉裝火車特點(diǎn)

潘二煤礦儲煤倉為圓筒形煤倉（后面簡稱圓筒倉），自礦井投產(chǎn)以來就一直使用，倉內(nèi)壁上粘有大量的煤，導(dǎo)致圓筒倉的放煤眼經(jīng)常堵塞。

特別是往二道放煤的煤眼堵塞比較嚴(yán)重，在同一時間共同落煤時一道的落煤眼落煤比較快，而同一倉煤位于倉中心的煤質(zhì)量輕，煤質(zhì)較好。

由于裝車時倉內(nèi)煤體流動為中心流動的方式，所以兩股道同時裝車時，倉內(nèi)較好的煤流向一道較多；同時由于煤流入倉過程中一系列的粒度離析現(xiàn)象導(dǎo)致一些質(zhì)量稍重的煤偏向二道落煤眼上方堆積，而這些質(zhì)量重的煤矸石含量較多，這就直接導(dǎo)致二道裝車的煤灰分偏高。

2.3.2 兩股道裝車煤炭篩分試驗

兩道所裝的煤炭粒級組成見表3。

從表3可知，一道、二道同時各裝一列火車為例，一道灰分為31.87%，二道灰分為32.75%，二道比一道灰分高0.88%。一道6～3 mm粒度級的煤樣，占全樣的23.33%，灰分為32.88%；二道6～3 mm粒度級的煤樣，占全樣的28.14%，灰分為34.77%。由此可以看出二道比一道灰分高的主要原因是二道>3 mm粒度級的煤樣占全樣的比例較高，而且灰分也偏高。

3 裝火車自動采樣機(jī)采樣單向偏倚原因分析

3.1 灰分統(tǒng)計結(jié)果分析

裝火車自動采樣機(jī)采樣統(tǒng)計普遍要比原煤自動采樣機(jī)采樣偏高，且均為正態(tài)分布，平均灰分差+2.96%，不符合隨機(jī)誤差統(tǒng)計規(guī)律性，說明兩套采樣系統(tǒng)間存在系統(tǒng)性偏倚，見表4。

3.2 裝火車自動采樣機(jī)系統(tǒng)偏倚分析

3.2.1 引起裝火車自動采樣機(jī)系統(tǒng)偏倚的原因

潘二煤礦2013年5月裝火車自動采樣機(jī)開始調(diào)試使用，采樣機(jī)安裝為兩道裝車皮帶分別安裝一個初采采樣裝置，共用一套制樣設(shè)備，這樣既節(jié)約安裝空間又節(jié)約設(shè)備費(fèi)用。調(diào)試過程中將兩道初采采樣間隔設(shè)定為90 s，但頻繁出現(xiàn)破碎機(jī)堵煤和一級給料皮帶撒樣現(xiàn)象，為了避免這些現(xiàn)象發(fā)生，防止兩道采樣頭同時進(jìn)行采樣，經(jīng)過現(xiàn)場試驗，只能以2道為基準(zhǔn)采樣點(diǎn)，設(shè)置20 s防重疊采樣時間，限制一道采樣，可有效防止因煤流量過大造成的堵塞和灑煤現(xiàn)象，但經(jīng)過幾個月的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)裝火車自動采樣機(jī)較原煤自動采樣機(jī)采樣灰分偏高。經(jīng)過大量采樣數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，造成采樣系統(tǒng)誤差的主要原因在于程序設(shè)定的20 s防重疊時間。

3.2.2 采樣出現(xiàn)系統(tǒng)偏差數(shù)據(jù)分析

受20 s防重疊時間限制，一道采樣普遍比二道采樣數(shù)量少，平均每列火車，一道比二道少采13個子樣。同時如上述2.3.1分析結(jié)果得知二道煤灰分較一道煤灰分偏高，得出引起裝火車采樣機(jī)采樣存在系統(tǒng)性偏倚的主要原因在于“20 s防重疊時間限制”，見表5。

4 解決方案

既要解決兩股道采樣存在子樣數(shù)不一致的問題，又要防止兩道同時采樣發(fā)生煤樣流量過多，發(fā)生堵塞撒樣現(xiàn)象，在不去除“20 s防重疊時間”情況下，通過改進(jìn)上位控制程序，設(shè)定一道、二道初采頭分別獨(dú)立進(jìn)行采樣計時。

通過實(shí)驗得到以下數(shù)據(jù)，采樣一道采樣間隔設(shè)置為65 s采一子樣，二道采樣間隔設(shè)置為90 s采一子樣，可以很好的解決兩道采樣子樣數(shù)不一致的問題。

通過調(diào)整采樣參數(shù)，一道、二道采樣子樣數(shù)符合隨機(jī)性誤差統(tǒng)計規(guī)律，原煤自動采樣機(jī)與裝火車自動采樣機(jī)灰分比較也符合隨機(jī)性誤差統(tǒng)計規(guī)律，很好的解決了裝火車自動采樣機(jī)存在系統(tǒng)偏倚問題，見表6和表7。

5 結(jié) 語

綜上所述，粒度離析問題存在于煤炭儲運(yùn)過程中的每個環(huán)節(jié)，只是離析輕重的問題，而儲裝運(yùn)結(jié)尾環(huán)節(jié)發(fā)生粒度離析情況的嚴(yán)重與否，直接影響著煤炭采樣精準(zhǔn)度，可能采制樣系統(tǒng)本身系統(tǒng)偏倚不會影響采樣精密度，但由于煤炭儲運(yùn)系統(tǒng)的影響可能會使系統(tǒng)產(chǎn)生一定的偏倚。這就要求我們必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)，慎審各類采制化數(shù)據(jù)，認(rèn)真觀察總結(jié)煤炭儲裝運(yùn)特點(diǎn)，綜合分析，對數(shù)據(jù)統(tǒng)計的常規(guī)性表現(xiàn)和微觀變化要有敏感性，不輕易放過每個細(xì)節(jié)，找出問題癥結(jié)所在，對癥下藥。同時解決問題的方式不局限于采制化系統(tǒng)本身，也可從儲裝運(yùn)系統(tǒng)入手。

經(jīng)過實(shí)踐檢驗，我們通過系統(tǒng)分析粒度離析問題找出了造成裝火車自動采樣機(jī)采制樣存在偏倚問題的原因，并通過調(diào)整自動采樣機(jī)采樣參數(shù)使采制化數(shù)據(jù)統(tǒng)計符合隨機(jī)規(guī)律性，很好地消除了系統(tǒng)偏差。

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