绪论
煤炭因为储量巨大，加之科学技术的飞速发展，煤炭汽化等新技术日趋成熟，并得到广泛应用，煤炭必将成为人类生产生活中的无法替代的能源之一。通过本课题的研究，熟悉煤炭的种类，了解煤炭试样的采取方法和制备方法，分析在采、制样过程中应注意哪些事项，如何减免误差。以保证煤炭以最低的损耗所被人类利用。
1、煤炭的发展史，种类
1.1煤炭的发现形成
现在虽然煤炭的重要位置已被石油所代替，但在今后相当长的一段时间内，由于石油的日渐枯竭，必然走向衰败，而煤炭因为储量巨大，加之科学技术的飞速发展，煤炭汽化等新技术日趋成熟，并得到广泛应用，煤炭必将成为人类生产生活中的无法替代的能源之一。
我们可以设想一下，在千百万年前的地质历史期间，由于气候条件非常适宜，地面上生长着繁茂高大的植物，在海滨和内陆沼泽地带，也生长着大量的植物，那时的雨量又是相当的充沛，当百年一遇的洪水或海啸等自然灾害降临时，就会淹没了草原、淹没了大片森林，那里的大小植物就会被连根拨起，漂浮在水面上，植物根须上的泥土也会随之被冲刷得干干净净，这些带着须根和枝杈的大小树木及草类植物也会相互攀缠在一起，顺流漂浮而下，一旦被冲到浅滩、湾叉就会搁浅，它们就会在那里安家落户，并且象筛子一样把所有的漂浮物筛选在那里，很快这里就会形成一道屏障，并且这个地方还会是下次洪水堆积植物残骸(也会有许多动物的残骸)的地方。当洪水消退后，这里就会形成一道逶迤的堆积植物残骸的丘岭，再经过长期的地质变化，这座植物残骸的丘岭就会逐渐地埋入地下，最后演变成今天的煤矿。
1.2我国煤炭的发展史
中国幅员辽阔，物产丰富，中华民族赖以生息繁衍、发展壮大、立足世界民族之林的要物质基础。在已发现的142种矿物中，煤炭占有特别重要的位量，资源丰富，分布广泛，煤田面积约55万平方公里，居世界产煤国家之前列。
中国聚煤期及含煤地层的分布在：华北、华南、西北、西南(滇、藏)、东北和台湾六个聚煤区而各有不向。
2007年中国煤炭开采和洗选行业实现累计工业产值916,447,509,000元，比上年同期增长了28.06%。2008年1-10月中国煤炭开采和洗选行业实现累计工业总产值1,155,383,579,000元，比上年同期增长了57.81%。中国煤炭工业将继续保持旺盛的发展趋势，今后一个较长时期内，中国煤炭工业的发展前景都将非常广阔。
1.3煤炭的种类
有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种煤炭。
1.3.1褐煤
多为块状，呈黑褐色，光泽暗，质地疏松;含挥发分40%左右，燃点低，容易着火，燃烧时上火快，火焰大，冒黑烟;含碳量与发热量较低(因产地煤级不同，发热量差异很大)，燃烧时间短，需经常加煤。
1.3.2烟煤
一般为粒状、小块状，也有粉状的，多呈黑色而有光泽，质地细致，含挥发分30%以上，燃点不太高，较易点燃;含碳量与发热量较高，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间较长;大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。
1.3.3无烟煤
有粉状和小块状两种，呈黑色有金属光泽而发亮。杂质少，质地紧密，固定碳含量高，可达80%以上;挥发分含量低，在10%以下，燃点高，不易着火;但发热量高，刚燃烧时上火慢，火上来后比较大，火力强，火焰短，冒烟少，燃烧时间长，粘结性弱，燃烧时不易结渣。应掺入适量煤土烧用，以减轻火力强度。
2、煤炭试样的采取和制备
2.1煤炭试样的采取
2.1.1火车顶部采样
每车沿车皮对角线布置3个子样点，1.3子样距车角1m，第2个子样位于对角线中央.
批量小于200t(车皮数少)时，依据“均匀布点，使每一部分型煤都有机会被采出”的原则。将10个子样点均匀分布在各车皮的交叉对角线上.当只有1个车皮时，10个子样应分布在10个方块中。
2.1.2汽车上采样
沿车厢对角线方向，按3点(首尾两点距车角0.5m)循环方式每车采取1个子样.第1个子样应随MT/T915-2002机采取。当1台车上需采取1个以上子样时，应按上面所述原则，将子样分布在对角线上或整个车厢表面。
2.2煤炭试样的制备
煤样制备是按国际GB474—2008要求把较大量的煤样加工成少量的具有代表的、并达到分析或试验状态的过程,还包括破碎、混合、筛分、缩分和空气干燥等工序,可以分成几个阶段进行。
2.2.1破碎
对采集来大粒度煤样首先进行破碎。其目的是增加试样颗粒数,减小缩分误差。同样质的煤样,粒度越小,颗粒数越多,缩分误差越小。制样时不应将大粒度试样一次破碎到制样所要求的粒度,而是采用逐级破碎缩分的方法,来逐渐减小粒度和试样量。在处理每个试样之前,必须用该煤样的煤通过机器予以“冲洗”,弃去“冲洗“煤后,再处理煤样,如此开机、停机数次后再扫净,也是减小该步骤误差的方法之一。
2.2.2混合
混合的目的在于使煤样尽可能均匀、有代表性。在缩分前不要混合,否则会导致水分损失而带来误差。较理想的混合方法是使试样至少3次以上通过缩分器,该混合方法能提高分样精密度。人工混合,一般用堆锥四分法混合,为保证缩分精密度,堆锥时,应将试样一小份一小份地从锥顶部撒下,从顶到底,从中心至外缘均匀地分布粒度。并至少倒锥3次,制成扇形体,留、弃对角线试样,进行下步制样。
2.2.3缩分
缩分是制样最关键的程序,目的在于减少试样量。缩分可分为机械和人工2种方法缩分,为减小人为误差,应尽量使用机械缩分法。当机械缩分使试样完整性破坏,如水分损失、粒度离析等,或煤的粒度过大及试样量少使得无法使用机械缩分时,才用人工方法缩分。因此,尽量使用二分器缩分法。
2.2.4筛分
筛分分人工筛分和机械筛分两种方法,无论采用何种方法筛分都要筛干净。每次筛分都应将筛网用铜刷刷干净,并检查筛网有无破损,使筛上的煤粒都能与筛面接触,以减少该步骤的误差。
3、制样过程中的细节,减小误差
3.1.注意事项
采样时，有除去煤的表面层的要求。这是考虑到煤表面层长时间与空气接触，其水分和其他性质已发生了变化。但对于刚装车的煤，新堆成的煤堆以及新挖掘出的采样面，则无须除去煤的表面层，可直接采样。
采取的煤样要尽快制样;使用缩分机要特别小心，未经检验缩分机不可使用。检验缩分机的方法见GB474-1996的附录B。检验缩分机的煤样的进一步缩分必须用二分器。
火车的车皮吨位影响每节车皮最少应采的子样数目。若每节车装原煤50t，车皮数不少于6节，则每节采3个子样符合国标规定;但现在所用的车皮多为一节60t，若仍然每节采3个子样，则所采子样数少于国标规定。以1000t为一采样单元为例，仅采48个子样，但根据GB475-1996规定，至少应采取60个子样。因此，应将不足的12个子样均匀分布于整个采样单元中。如果是在煤矿的装车点采样，且火车是移动的，则对各节车厢进行补点采样就比较烦琐，最好在每节车厢把所需的子样数目一次采完。实际工作中，为便于采样工掌握采样方法，对于60～63t/节的火车采样，可规定每节车皮采4个子样
汽车每车载煤量约为10t，按3点循环方式每车采1个子样已足够，但要注意最少子样数的规定。例如，对于装载原煤不足18t的汽车，每车采1个子样，将低于最少子样数的规定，此时可隔车补采子样以符合要求;若汽车数量多，每车都采取子样，子样数目会太多，此时可隔车采取1个子样。
煤堆上不直接采取仲裁煤样。若对煤堆中煤的质量产生争议，可采用以下几种方式采取煤样：最好在煤堆迁移的过程中采取，例如在皮带输送或撞车运走的过程中采取;如果上述方式无法实现，可用推土机或挖掘机重新倒堆(或倒成数堆)，在新堆上按每样采样方法采取;也可在煤样上用挖掘机挖出若干条横断面，在横断面上分层均匀布点采取。后两种方式应征得贸易各方的同意。
3.2误差分析及减免方法
3.2.1制备时产生误差
当煤样量很多,一次完成制备有困难时,要分成几部分来处理。每一部分都应按同一比例缩分出煤样,再将各部分煤样合起来作为一个煤样。而不能按照同一质量缩分煤样。因为煤炭是不均匀物料,各部分的组成和特性可能相差较大,若不按同一比例留样,则合成煤样将在组成和特性上与原煤样相差较大而失去代表性。当煤样量较少(30kg),又需要全水分煤样,例如:总样量为18kg而进行制样时,很多采样工是将煤样全部通过13mm筛子,用九点法取出约2kg作为全水分煤样,剩余煤样16kg继续制成分析用煤样。国标规定了全水分煤样可从小于13mm的弃
3.2.2缩分方法产生的误差
缩分是制样过程中产生误差的主要来源。不同的缩分方法适用不同的分析项目,通常有5种:人工堆锥四分法、二分器缩分法、九点缩分法、棋盘式缩分法、机械缩分法。人工堆锥四分法是中小型化验室普遍采用的方法,由于在操作过程中受人员素质影响较大,操作不当会引起较大的偏差,同时方法本身存在粒度离析现象,缩分精度低一些。在使用此方法时,必须按照国标把已破碎过筛的煤样堆成圆锥体,再交互地从煤样堆两边对角贴底逐铲铲起堆成另一个圆锥,堆掺3遍,最后把圆锥体由中心向四周均匀摊平。用十字分样板取相对的扇形留样,另一部分为弃样。留样和弃样的质量应相等,只有如此才能符合精密度的要求。二分器缩分法,以多子样数目和大留样量为基础,缩分前不需要混合,缩分精密度高。九点缩分法只适用于缩分出全水分煤样。棋盘式缩分法一般用于胶质层煤样的缩分,也可用于外在水分较高,堆锥时难以分散的煤样缩分。机械缩分法以联合破碎缩分机为主,不需预先混合,煤样倒入机器中,可直接缩分出粒度小于3mm的煤样,可消除人为误差,精密度较高。所以,在制样时,除特定项目煤样规定专用的缩分方法外,其它煤样的制备尽量采用二分器或机械缩分。
4、煤炭的作用及发展建议
4.1.煤炭的作用
4.1.1发电用煤
我国约1/3以上的煤用来发电，目前平均发电耗煤为标准煤370g/(kW●h)左右。电厂利用煤的热值，把热能转变为电能。
4.1.2蒸汽机车用煤
占动力用煤2%左右，蒸汽机车锅炉平均耗煤指标为100kg/(万吨●km)左右。
4.1.3建材用煤
约占动力用煤的10%以上，以水泥用煤量最大，其次为玻璃、砖、瓦等。
4.1.4一般工业锅炉用煤
除热电厂及大型供热锅炉外，一般企业及取暖用的工业锅炉型号繁多，数量大且分散，用煤量约占动力煤的30%。
4.1.5生活用煤
生活用煤的数量也较大，约占燃料用煤的20%。
4.2.煤炭的发展建议
4.2.1调整铁路运力结构
由于运输瓶颈的影响，运力配置的失调，我国煤炭主产区的煤炭长期以来集中供应到华东、华南相对狭窄的沿海地区，而中部的湖南、湖北、江西省，西南的大部分省区及西部的部分地区由于铁路运输的运力分配问题使煤炭供应特别是电煤供应一直比较紧张。因此，应努力调整好铁路运力结构，加大对煤炭供应紧张、运力短缺地区的铁路建设投入。
4.2.2积极探索煤电联营的新模式、新途径
煤炭与电力是密切相连的上下游产业，电力企业煤炭消费量占全国煤炭消费量的一半以上，煤电联营模式已经得到了普遍认同。煤炭是我国能源的主体，长期以来西煤东运、北煤南运，由于资源的布局无法改变，要改变阶段性能源供应紧张的情况，必须运用市场机制解决煤电矛盾，推进煤电一体化建设、推进产业融合。煤电联营模式可以多种多样，如在煤矿所在地建立坑口电厂，改“输煤”为“输电”，加快发展特高压输电，提高煤电就地转化比例，减轻电煤运输压力。其次，煤电企业之间还可以签订长期煤炭供需协议，进行煤电战略合作。再次，大型煤炭企业和发电企业之间可以通过相互参股，形成煤电一体化的企业。最后，使煤电企业通过资产重组、联合上市、兼并收购等多种形式，促进煤电企业的战略合作。
4.2.3加快产业结构调整和经济增长方式转变
中国许多行业的高速发展是建立在低电价、低煤价和高能耗的基础上，市场化的煤炭价格不断上涨，恰恰反映了这些产业对能源的过度消耗。应下决心、下力气控制高耗能产业过快增长势头，完善产业政策，加快产业结构调整，抑制不合理的能源需求，切实转变经济发展方式。一方面，对高耗能产业和过热行业在项目许可、土地、环保、信贷投放等方面要收紧口子、抬高门槛。另一方面，尽快改革资源价格形成机制，使资源价格充分反映资源的稀缺性和环境成本，使提高能源使用效率成为企业的自觉行为。
4.2.4加快资源税费改革，促进煤炭资源的节约
改革我国的资源税制度，改从量征收为从价征收，实行以储量为基数、与回采率等挂钩的资源有偿使用办法，这一方面加大了煤炭资源获取的难度，增加了煤炭生产的前期投入和财务成本，使得煤矿不能够盲目扩大生产规模;另一方面，将使煤炭生产企业更加珍惜资源，节约资源，更加科学合理配采，在某种程度上遏制“采肥丢瘦”，盲目增加产量的行为。