又稱煤層取樣，按一定的規格和要求，從煤層中採取一小部分具有代表性的，供分析、試驗和鑑定用的樣品。煤層採樣的目的是通過對煤樣的化驗和物理試驗所獲得的資料，確定礦區或井田內可採煤層的煤種、煤質特徵及其變化規律和煤的工藝性能，以便正確評價煤質，確定煤的加工技術特性和工業利用方向，為煤炭資源的開發和合理利用提供可靠的煤質資料。
基本介紹
- 中文名：煤層採樣
- 外文名：coal-seam sampling
- 學科：煤炭科學
- 別稱：煤層取樣
- 煤樣分類：化學、工藝、煤技術樣
- 套用：煤炭開採利用
煤樣分類,化學煤樣,工藝煤樣,煤(岩)技術樣,採樣技術手段,鑽孔中採樣,坑道中採樣,煤礦生產中採樣,採樣方法,
煤樣分類
根據採樣目的和研究內容的不同，煤樣分為化學煤樣、工藝煤樣、煤岩—孢粉樣和煤(岩)技術樣。
化學煤樣
為進行化學分析或試驗，以確定煤的物質成分(可燃物質、非可燃物質和有害雜質)與特徵而採取的煤樣。其任務是，①為了查明煤質特徵及其變化規律，確定煤種;②初步判斷煤的工藝性質和用途，為進一步採取工藝煤樣指出方向。此外，對與煤共生或伴生的其它有益礦產的礦樣或岩樣，也要進行化學分析和試驗，對其品位和工業利用作出初步評價。化學煤樣是套用最廣泛的一種煤樣，它是評價煤質的基礎。在煤田地質勘探各階段，所有可采見煤點都必須採取化學煤樣。
(1)化學煤樣分析試驗項目包括工業分析、全硫和各種硫、發熱量、元素分析、煤灰成分、灰熔融性、膠質層等，對於風化帶煤，還有腐植酸含量。
(2) 化學煤樣樣品的種類包括煤心煤樣、煤層煤樣、風 (氧) 化帶煤樣、腐植酸煤樣等。
工藝煤樣
為進行實驗室、半工業或工業規模的試驗而採取的煤樣。採取工藝煤樣的目的是為了研究煤的工藝性能，評價煤的加工技術特性，確定煤的工業用途。工藝煤樣的質量要求較大，一般為數百公斤、數噸到十幾噸。工藝煤樣一般是在勘探坑道中採取煤層煤樣或在生產礦井中採取生產煤樣。當勘探區及附近沒有勘探坑道或生產礦井時，則用大口徑鑽孔或群孔採取工藝煤樣。工藝煤樣樣品的種類包括篩分浮沉煤樣和半工業性試驗煤樣。
(1)篩分浮沉煤樣。又稱可選性試驗煤樣，即用於進行篩分試驗與浮沉試驗的煤樣。篩分試驗主要是了解各種粒度的煤所占的質量百分比及各自的煤質特徵。浮沉試驗是了解煤的可選性，評定煤的用途和工業價值，為選煤廠設計提供依據。
(2)半工業性試驗煤樣。用於在接近生產條件下進行各種工藝性能試驗的煤樣。根據煤的用途和試驗項目的不同，半工業性試驗煤樣樣品的種類包括煉焦半工業煤樣、煉油半工業煤樣、氣化半工業煤樣、燃燒半工業煤樣等。
煤岩-孢粉樣為研究煤的岩石學特徵，了解煤的物質成分、變質程度和工藝性能而採取的煤岩煤樣和為研究煤或岩石中所含孢子或花粉的類型及其組合關係而採集的孢粉樣的總稱。前者主要通過肉眼觀察和鏡下鑑定，研究煤的物理性質、巨觀煤岩類型和顯微煤岩組分，分析成煤原始物質的聚積和轉化環境，判斷煤的變質程度，為煤質評價提供依據。後者主要是用以對比煤層、確定煤層層位、劃分地層、確定地層或煤層的地質時代。
煤(岩)技術樣
為研究煤和岩石的物理機械技術性能而採取的樣品。技術樣主要用來研究和測定煤的強度、塊度、視密度、瓦斯含量和瓦斯成分，煤塵爆炸性和煤層頂、底板岩石物理力學性質等。技術樣的種類包括視密度煤樣、瓦斯煤樣、煤塵煤樣、煤層頂底板試驗樣等。
採樣技術手段
根據採樣途徑的不同，煤層採樣的技術手段分為鑽孔中採樣、坑道中採樣和煤礦生產中採樣等三類。
鑽孔中採樣
以鑽探取得的煤心作為樣品。由於鑽孔直徑小，為保證煤心煤樣的代表性和煤層厚度的可靠性，要求可采見煤點的煤心採取率不低於75%，煤層頂末、底初回次採取率也不低於75%。若鑽探質量不能滿足上述要求時，應採取補救措施，進行技術校核或補充採樣。
在隱伏區，煤田勘探階段通常用大口徑鑽探(直徑168～300mm)採取工藝煤樣。當覆蓋層厚度較大、鑽機能力限制不能利用大口徑鑽孔採樣時，可用普通口徑鑽孔(直徑127～168mm)組成的鑽孔群採樣。在煤層厚度大、且煤質鬆軟的條件下，可採用擴孔刮煤採樣，以滿足工藝煤樣的質量要求。
坑道中採樣
在煤田地質勘探中從探槽、探井、探巷和生產礦井的巷道中採取煤樣。常用的採樣方法包括刻槽法、全巷法、剝層法、方格法和揀塊法。
刻槽法從整個煤層或煤分層由頂到底垂直層面進行刻槽採取煤樣的方法。樣槽的規格取決於煤層(或煤分層)的厚度、結構、煤樣質量和煤的物理性質，槽的寬度和深度一般有25×25cm、15×15cm和10×10cm三種。刻槽法是巷道內取樣的主要方法。
全巷法在煤層內掘進巷道時，將某一段巷道所掘出的全部煤炭作為樣品，其質量可由數噸至數十噸，主要用於研究煤的工藝性能與加工方法的工業性試驗。
剝層法在坑道煤壁上剝取一層等深度的煤作為樣品，剝層深度一般要求大於25cm。
方格法在坑道煤壁上按一定的間距布置正方形、矩形或菱形網線，然後在網線的交點上各採取一塊大小相等的煤，最後將其集中在一起作為一個煤樣。
揀塊法在坑道內的煤堆上，布置方形繩網，然後在每一方格中收集一份等量的樣品，最後將其集中在一起作為一個煤樣。
煤礦生產中採樣
在煤礦正常生產過程中採取的煤樣，即生產煤樣。該項工作一般由礦井地質人員負責採取，有時資源勘探部門也要進行此項工作。生產煤樣的採取方法包括礦車採樣法、煤流採樣法。
礦車採樣法以礦車為單位，車數不少於12車，每隔一定數量的煤車或一定時間間隔採取一車，煤樣總質量不得少於0.5t。
煤流採樣法在帶式輸送機、刮板輸送機、裝車站放煤口等處按一定時間間隔截取份樣，份樣個數最少為36個，每個份樣重量不少於150kg。
採樣方法
煤層煤樣在生產礦井、小窯或勘探坑道中，用刻槽法從一個煤層採取的煤樣。其目的是研究全煤層、煤分層的煤質，以便分煤類計算煤炭儲量，為開採利用和研究煤的成因提供依據。煤層煤樣分為全層煤樣和分層煤樣。
全層煤樣從煤層頂板到底板所採取的全部煤層(包括全部煤分層)的混合樣品。其目的是了解煤層總的煤質特徵，檢查分層煤樣採取的準確性並決定分層煤樣的試驗項目。
分層煤樣根據煤層結構、煤岩類型分層或厚煤層按一次采高而分層採取的煤樣。
煤層煤樣的重量較大，代表性較強，可做多種化驗和測試，很多專門煤樣是由煤層煤樣製備而成，是研究煤質的重要樣品。
煤心煤樣從鑽孔煤心中採取的煤樣。在煤田勘探階段，機械岩心鑽探是目前最主要的勘探手段之一，煤心煤樣樣品的個數最多，其化驗結果是最重要的基礎煤質資料。
煤心取出後，要及時進行採樣，一般以獨立煤層為單位採取全層煤樣;厚煤層可採取分層煤樣，分層厚度一般不大於3m，且各採樣點的分層必須互相一致;煤層結構及煤岩類型有顯著差異的煤層，應根據具體情況分層採樣;有專門研究目的的煤心煤樣的分層厚度，則根據需要而定。
煤岩煤樣供作煤岩鑑定用的煤樣。一般分為混合煤樣、柱狀煤樣、塊狀煤樣。
混合煤樣用以研究煤的基本性質和工藝性能。混合煤樣可利用煤心煤樣或煤層煤樣縮取，一般不專門採取。
柱狀煤樣用以研究煤的成因和地質規律。柱狀煤樣是在井下工作面用專門方法從頂板到底板採取的原位煤柱體。柱狀煤心也可作為柱狀煤樣。
塊狀煤樣煤質堅硬時，可用連續塊狀煤樣代替柱狀煤樣。塊狀煤心也可用作塊狀煤樣。
煉焦半工業性試驗樣一般從坑道內用刻槽法採取，刻槽規格根據煤層厚度和送樣質量確定;也可從可選性煤樣中縮取。無坑道時，用大口徑鑽孔或群孔採取煤樣，也可用校正器刮煤採樣。煉焦半工業性試驗樣的重量為250～1000kg。主要試驗項目有裝爐煤的工業分析、磷含量測定、元素分析、膠質層測定、精煤回收率、成焦時間、爐溫或煉焦溫度、粒度等。煉出的焦炭的試驗項目有工業分析、焦炭篩分試驗和庫姆轉鼓試驗。對於主焦煤和瘦焦煤，根據需要增作膨脹壓力試驗。
煤氣化指標測定樣包括機械強度試驗樣、熱穩定性試驗樣、活性測定樣和結渣性試驗樣。
可磨性測定樣利用煤層煤樣或煤心煤樣製取。小型煤氣發生爐半工業性試驗樣 又稱固定床發生爐半工業性試驗樣，採樣方法與可選性試驗煤樣相同。一般煤樣質量為20～60t，粒度為25～75mm。
燃燒試驗樣用於鑑定石煤、炭質泥岩等低熱值燃料的可燃性。採樣方法與煤層煤樣相同，送驗質量一般不少於100kg。煤樣不破碎，不縮分，以便作塊煤和粉末煤兩種燃燒試驗。
低溫乾餾半工業性試驗樣採樣方法與煤層煤樣相同，煤樣分層根據含油率變化而確定。一般要求粒度6～25mm，質量不小於100kg。
煤磚(成型)試驗樣煤樣質量一般不少於40kg。
可選性試驗煤樣包括篩分、浮沉煤樣和簡選煤樣。
篩分、浮沉煤樣煤樣在生產礦井或勘探坑道中採取。篩分試驗包括粒度大於0.5mm級大篩分試驗和粒度小於0.5mm級小篩分試驗。浮沉試驗包括粒度大於0.5mm級大浮沉試驗和粒度小於0.5mm級小浮沉試驗。
簡選煤樣又稱簡易可選性煤樣，從鑽孔中採取時，煤樣質量要求不小於5kg，最好在13kg以上;在坑道中取樣時，要求煤樣質量在30kg以上，粒度應小於13mm;粒度劃分為13～6mm，6～3mm，3～0.5mm和小於0.5mm等四級。簡選煤樣需同時做各粒度級的煤岩鑑定。
風、氧化帶煤樣風化帶是指露頭附近煤層因受風化作用影響，使煤的巨觀物理性質和化學性質發生變化並與正常煤有顯著差別的地段。風化帶可根據煤的巨觀物理性質確定，一般不需專門採樣。氧化帶是指風化帶以下，煤的化學性質和工藝性能與正常煤有差別，但巨觀物理性質無顯著差別的地段。氧化帶與正常煤帶之間還有一個過渡帶，其煤質與正常煤有輕微的差別，但不影響煉焦等工業利用。計算儲量可以過渡帶上界為準，採樣則以過渡帶下界為準。氧化帶煤樣可利用淺部鑽孔的煤心煤樣，也可在坑道中採取。系統採取氧化帶煤樣時，在過渡帶附近應縮小採樣點間距(見煤風化作用)。
腐植酸煤樣用於研究泥煤、褐煤和其它煤種的風化煤中腐植酸含量的煤樣。取樣方法與煤層煤樣、煤心煤樣相同，從露頭和坑道中取樣時，煤樣質量為1～3kg。
孢粉樣確定地層時代的孢粉煤樣，可利用煤層煤樣、煤心煤樣，或在煤層露頭處(深1m以下)採取。岩石孢粉樣一般應在泥岩、粉砂岩類岩石中垂直層理採取塊段樣。採取孢粉樣時要注意上下順序，嚴密包裝，防止不同層位煤末、岩粉和現代花粉的混入。
視密度煤樣曾稱容重煤樣，小粒度法 (比重瓶法) 視密度煤樣從煤層煤樣或煤心煤樣中縮取6～8mm煤粒200g，將其分作兩份，一份測定視密度，另一份測定水分、灰分、全硫、硫化物硫等項目。井下視密度煤樣從煤層頂板至底板刻取1m左右體積的煤，在空氣乾燥狀態下稱量，同一地點兩視密度煤樣的視密度值的差值不得大於0.05。
煤層頂、底板物理力學性質試驗樣為測定煤層頂、底板岩石物理力學性質而採取的樣品。其目的是推斷在開採過程中頂、底板岩石的穩固程度，為採煤方法和巷道支護提供資料。如勘探區內或附近有生產礦井時，可直接進行井下觀察和研究，了解其岩石組成成分、含水性、堅固性及穩定程度。如無生產礦井，則需採取一定數量的試樣，包括物理性質試樣和機械性質試樣。
物理性質試樣主要包括滲透性試驗，單位體重、孔隙度及吸水率試驗，其目的為提供水文資料和礦山設計、開採使用。
力學性質試驗樣一般是在煤層上、下各5m範圍內的岩石中按不同岩性分別採取不同規格的試樣，主要作抗壓強度及普氏硬度係數測定、抗拉強度試驗、抗剪強度試驗和韌性試驗等。
稀散及放射性元素試驗樣在煤田地質勘探過程中，對具有工業價值的、與煤系煤層共生或伴生的、或存在於煤繫上覆或下伏地層中的稀有分散元素和放射性元素，要進行採樣和分析測試工作，初步評價這些元素的種類、富集層位、品位、礦石類型、遠景儲量，以及在煤燃燒與技術加工過程中的綜合回收情況。做好對稀散及放射性元素的順便普查、光譜分析和化學分析工作。
