[科普中国]-煤层采样

又称煤层取样，按一定的规格和要求，从煤层中采取一小部分具有代表性的，供分析、试验和鉴定用的样品。煤层采样的目的是通过对煤样的化验和物理试验所获得的资料，确定矿区或井田内可采煤层的煤种、煤质特征及其变化规律和煤的工艺性能，以便正确评价煤质，确定煤的加工技术特性和工业利用方向，为煤炭资源的开发和合理利用提供可靠的煤质资料。1

煤样分类根据采样目的和研究内容的不同，煤样分为化学煤样、工艺煤样、煤岩—孢粉样和煤(岩)技术样。2

化学煤样为进行化学分析或试验，以确定煤的物质成分(可燃物质、非可燃物质和有害杂质)与特征而采取的煤样。其任务是，①为了查明煤质特征及其变化规律，确定煤种;②初步判断煤的工艺性质和用途，为进一步采取工艺煤样指出方向。此外，对与煤共生或伴生的其它有益矿产的矿样或岩样，也要进行化学分析和试验，对其品位和工业利用作出初步评价。化学煤样是应用最广泛的一种煤样，它是评价煤质的基础。在煤田地质勘探各阶段，所有可采见煤点都必须采取化学煤样。

(1)化学煤样分析试验项目包括工业分析、全硫和各种硫、发热量、元素分析、煤灰成分、灰熔融性、胶质层等，对于风化带煤，还有腐植酸含量。

(2) 化学煤样样品的种类包括煤心煤样、煤层煤样、风 (氧) 化带煤样、腐植酸煤样等。

工艺煤样为进行实验室、半工业或工业规模的试验而采取的煤样。采取工艺煤样的目的是为了研究煤的工艺性能，评价煤的加工技术特性，确定煤的工业用途。工艺煤样的质量要求较大，一般为数百公斤、数吨到十几吨。工艺煤样一般是在勘探坑道中采取煤层煤样或在生产矿井中采取生产煤样。当勘探区及附近没有勘探坑道或生产矿井时，则用大口径钻孔或群孔采取工艺煤样。工艺煤样样品的种类包括筛分浮沉煤样和半工业性试验煤样。

(1)筛分浮沉煤样。又称可选性试验煤样，即用于进行筛分试验与浮沉试验的煤样。筛分试验主要是了解各种粒度的煤所占的质量百分比及各自的煤质特征。浮沉试验是了解煤的可选性，评定煤的用途和工业价值，为选煤厂设计提供依据。

(2)半工业性试验煤样。用于在接近生产条件下进行各种工艺性能试验的煤样。根据煤的用途和试验项目的不同，半工业性试验煤样样品的种类包括炼焦半工业煤样、炼油半工业煤样、气化半工业煤样、燃烧半工业煤样等。

煤岩-孢粉样为研究煤的岩石学特征，了解煤的物质成分、变质程度和工艺性能而采取的煤岩煤样和为研究煤或岩石中所含孢子或花粉的类型及其组合关系而采集的孢粉样的总称。前者主要通过肉眼观察和镜下鉴定，研究煤的物理性质、宏观煤岩类型和显微煤岩组分，分析成煤原始物质的聚积和转化环境，判断煤的变质程度，为煤质评价提供依据。后者主要是用以对比煤层、确定煤层层位、划分地层、确定地层或煤层的地质时代。

煤(岩)技术样为研究煤和岩石的物理机械技术性能而采取的样品。技术样主要用来研究和测定煤的强度、块度、视密度、瓦斯含量和瓦斯成分，煤尘爆炸性和煤层顶、底板岩石物理力学性质等。技术样的种类包括视密度煤样、瓦斯煤样、煤尘煤样、煤层顶底板试验样等。

采样技术手段根据采样途径的不同，煤层采样的技术手段分为钻孔中采样、坑道中采样和煤矿生产中采样等三类。

钻孔中采样以钻探取得的煤心作为样品。由于钻孔直径小，为保证煤心煤样的代表性和煤层厚度的可靠性，要求可采见煤点的煤心采取率不低于75%，煤层顶末、底初回次采取率也不低于75%。若钻探质量不能满足上述要求时，应采取补救措施，进行技术校核或补充采样。

在隐伏区，煤田勘探阶段通常用大口径钻探(直径168～300mm)采取工艺煤样。当覆盖层厚度较大、钻机能力限制不能利用大口径钻孔采样时，可用普通口径钻孔(直径127～168mm)组成的钻孔群采样。在煤层厚度大、且煤质松软的条件下，可采用扩孔刮煤采样，以满足工艺煤样的质量要求。

坑道中采样在煤田地质勘探中从探槽、探井、探巷和生产矿井的巷道中采取煤样。常用的采样方法包括刻槽法、全巷法、剥层法、方格法和拣块法。

刻槽法从整个煤层或煤分层由顶到底垂直层面进行刻槽采取煤样的方法。样槽的规格取决于煤层(或煤分层)的厚度、结构、煤样质量和煤的物理性质，槽的宽度和深度一般有25×25cm、15×15cm和10×10cm三种。刻槽法是巷道内取样的主要方法。

全巷法在煤层内掘进巷道时，将某一段巷道所掘出的全部煤炭作为样品，其质量可由数吨至数十吨，主要用于研究煤的工艺性能与加工方法的工业性试验。

剥层法在坑道煤壁上剥取一层等深度的煤作为样品，剥层深度一般要求大于25cm。

方格法在坑道煤壁上按一定的间距布置正方形、矩形或菱形网线，然后在网线的交点上各采取一块大小相等的煤，最后将其集中在一起作为一个煤样。

拣块法在坑道内的煤堆上，布置方形绳网，然后在每一方格中收集一份等量的样品，最后将其集中在一起作为一个煤样。

煤矿生产中采样在煤矿正常生产过程中采取的煤样，即生产煤样。该项工作一般由矿井地质人员负责采取，有时资源勘探部门也要进行此项工作。生产煤样的采取方法包括矿车采样法、煤流采样法。

矿车采样法以矿车为单位，车数不少于12车，每隔一定数量的煤车或一定时间间隔采取一车，煤样总质量不得少于0.5t。

煤流采样法在带式输送机、刮板输送机、装车站放煤口等处按一定时间间隔截取份样，份样个数最少为36个，每个份样重量不少于150kg。

采样方法煤层煤样在生产矿井、小窑或勘探坑道中，用刻槽法从一个煤层采取的煤样。其目的是研究全煤层、煤分层的煤质，以便分煤类计算煤炭储量，为开采利用和研究煤的成因提供依据。煤层煤样分为全层煤样和分层煤样。

全层煤样从煤层顶板到底板所采取的全部煤层(包括全部煤分层)的混合样品。其目的是了解煤层总的煤质特征，检查分层煤样采取的准确性并决定分层煤样的试验项目。

分层煤样根据煤层结构、煤岩类型分层或厚煤层按一次采高而分层采取的煤样。

煤层煤样的重量较大，代表性较强，可做多种化验和测试，很多专门煤样是由煤层煤样制备而成，是研究煤质的重要样品。

煤心煤样从钻孔煤心中采取的煤样。在煤田勘探阶段，机械岩心钻探是目前最主要的勘探手段之一，煤心煤样样品的个数最多，其化验结果是最重要的基础煤质资料。

煤心取出后，要及时进行采样，一般以独立煤层为单位采取全层煤样;厚煤层可采取分层煤样，分层厚度一般不大于3m，且各采样点的分层必须互相一致;煤层结构及煤岩类型有显著差异的煤层，应根据具体情况分层采样;有专门研究目的的煤心煤样的分层厚度，则根据需要而定。

煤岩煤样供作煤岩鉴定用的煤样。一般分为混合煤样、柱状煤样、块状煤样。

混合煤样用以研究煤的基本性质和工艺性能。混合煤样可利用煤心煤样或煤层煤样缩取，一般不专门采取。

柱状煤样用以研究煤的成因和地质规律。柱状煤样是在井下工作面用专门方法从顶板到底板采取的原位煤柱体。柱状煤心也可作为柱状煤样。

块状煤样煤质坚硬时，可用连续块状煤样代替柱状煤样。块状煤心也可用作块状煤样。

炼焦半工业性试验样一般从坑道内用刻槽法采取，刻槽规格根据煤层厚度和送样质量确定;也可从可选性煤样中缩取。无坑道时，用大口径钻孔或群孔采取煤样，也可用校正器刮煤采样。炼焦半工业性试验样的重量为250～1000kg。主要试验项目有装炉煤的工业分析、磷含量测定、元素分析、胶质层测定、精煤回收率、成焦时间、炉温或炼焦温度、粒度等。炼出的焦炭的试验项目有工业分析、焦炭筛分试验和库姆转鼓试验。对于主焦煤和瘦焦煤，根据需要增作膨胀压力试验。

煤气化指标测定样包括机械强度试验样、热稳定性试验样、活性测定样和结渣性试验样。

可磨性测定样利用煤层煤样或煤心煤样制取。小型煤气发生炉半工业性试验样 又称固定床发生炉半工业性试验样，采样方法与可选性试验煤样相同。一般煤样质量为20～60t，粒度为25～75mm。

燃烧试验样用于鉴定石煤、炭质泥岩等低热值燃料的可燃性。采样方法与煤层煤样相同，送验质量一般不少于100kg。煤样不破碎，不缩分，以便作块煤和粉末煤两种燃烧试验。

低温干馏半工业性试验样采样方法与煤层煤样相同，煤样分层根据含油率变化而确定。一般要求粒度6～25mm，质量不小于100kg。

煤砖(成型)试验样煤样质量一般不少于40kg。

可选性试验煤样包括筛分、浮沉煤样和简选煤样。

筛分、浮沉煤样煤样在生产矿井或勘探坑道中采取。筛分试验包括粒度大于0.5mm级大筛分试验和粒度小于0.5mm级小筛分试验。浮沉试验包括粒度大于0.5mm级大浮沉试验和粒度小于0.5mm级小浮沉试验。

简选煤样又称简易可选性煤样，从钻孔中采取时，煤样质量要求不小于5kg，最好在13kg以上;在坑道中取样时，要求煤样质量在30kg以上，粒度应小于13mm;粒度划分为13～6mm，6～3mm，3～0.5mm和小于0.5mm等四级。简选煤样需同时做各粒度级的煤岩鉴定。

风、氧化带煤样风化带是指露头附近煤层因受风化作用影响，使煤的宏观物理性质和化学性质发生变化并与正常煤有显著差别的地段。风化带可根据煤的宏观物理性质确定，一般不需专门采样。氧化带是指风化带以下，煤的化学性质和工艺性能与正常煤有差别，但宏观物理性质无显著差别的地段。氧化带与正常煤带之间还有一个过渡带，其煤质与正常煤有轻微的差别，但不影响炼焦等工业利用。计算储量可以过渡带上界为准，采样则以过渡带下界为准。氧化带煤样可利用浅部钻孔的煤心煤样，也可在坑道中采取。系统采取氧化带煤样时，在过渡带附近应缩小采样点间距(见煤风化作用)。

腐植酸煤样用于研究泥煤、褐煤和其它煤种的风化煤中腐植酸含量的煤样。取样方法与煤层煤样、煤心煤样相同，从露头和坑道中取样时，煤样质量为1～3kg。

孢粉样确定地层时代的孢粉煤样，可利用煤层煤样、煤心煤样，或在煤层露头处(深1m以下)采取。岩石孢粉样一般应在泥岩、粉砂岩类岩石中垂直层理采取块段样。采取孢粉样时要注意上下顺序，严密包装，防止不同层位煤末、岩粉和现代花粉的混入。

视密度煤样曾称容重煤样，小粒度法 (比重瓶法) 视密度煤样从煤层煤样或煤心煤样中缩取6～8mm煤粒200g，将其分作两份，一份测定视密度，另一份测定水分、灰分、全硫、硫化物硫等项目。井下视密度煤样从煤层顶板至底板刻取1m左右体积的煤，在空气干燥状态下称量，同一地点两视密度煤样的视密度值的差值不得大于0.05。

煤层顶、底板物理力学性质试验样为测定煤层顶、底板岩石物理力学性质而采取的样品。其目的是推断在开采过程中顶、底板岩石的稳固程度，为采煤方法和巷道支护提供资料。如勘探区内或附近有生产矿井时，可直接进行井下观察和研究，了解其岩石组成成分、含水性、坚固性及稳定程度。如无生产矿井，则需采取一定数量的试样，包括物理性质试样和机械性质试样。

物理性质试样主要包括渗透性试验，单位体重、孔隙度及吸水率试验，其目的为提供水文资料和矿山设计、开采使用。

力学性质试验样一般是在煤层上、下各5m范围内的岩石中按不同岩性分别采取不同规格的试样，主要作抗压强度及普氏硬度系数测定、抗拉强度试验、抗剪强度试验和韧性试验等。

稀散及放射性元素试验样在煤田地质勘探过程中，对具有工业价值的、与煤系煤层共生或伴生的、或存在于煤系上覆或下伏地层中的稀有分散元素和放射性元素，要进行采样和分析测试工作，初步评价这些元素的种类、富集层位、品位、矿石类型、远景储量，以及在煤燃烧与技术加工过程中的综合回收情况。做好对稀散及放射性元素的顺便普查、光谱分析和化学分析工作。

本词条内容贡献者为:

李兵 - 副教授 - 西南大学