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摘 要：针对潘二煤矿装火车自动采样机存在系统偏倚，文章从煤炭储装运环节入手，分析了煤炭在储装运过程中产生粒度离析，对采制样精准度造成影响，形成系统偏倚。通过试验调整自动采样机控制程序及参数设置，彻底消除了装火车自动采样系统的偏倚问题。
关键词：粒度离析；自动采样机；系统偏倚；数据分析
中图分类号：TD921.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）32-0001-03
潘二煤矿商品煤外运铁路运输装车方式为双股道（一道、二道）同时经过皮带装车。矿井生产的原煤直接通过火车或汽车外运至其它地点洗选精煤，煤炭采样经过两套采样机进行采制样，一套为原煤皮带中部采样机，一套为装火车皮带中部自动采样机，自装火车采样机使用之后，我们通过数据统计发现，装火车采样月度累计灰分与原煤采样月度累计灰分存在正向偏差。经过系统分析和试验得出结论为原煤在进入装火车储煤仓时存在粒度离析不均，造成两架装车皮带煤炭灰分存在正向偏差，而装火车皮带中部采样机在两架皮带采样参数设置存在系统偏倚，使火车采样灰分统计高于原煤采样灰分。
1 矿井生产煤炭粒度筛分浮沉试验
筛分前煤样总重：854.4 kg，原煤筛分试验结果见表1，浮沉试验结果见表2。
由表1可知，潘二矿原煤灰分随着粒度的减小逐渐降低，粒度分布不均，6 mm以上粒级产率为60.52%；由表2可知，密度大于1.8 g/cm3的灰分85.39%，产率46.61%，说明此次试验用煤矸石含量较高，且多分布于粒度大于6 mm粒级上，符合潘二煤矿复杂地质条件下回采上来的原煤特点。由表2可知，煤泥产率1.54%，灰分为47.49%；总计产率100.00%，灰分52.71%。
2 煤炭进仓粒度离析情况
2.1 胶带输送机运输过程发生粒度离析现象
煤炭入仓采用拉上山胶带输送机运输和水平电滚筒皮带转载进仓，胶带输送机在机头驱动滚筒带动下，胶带在支架和众多托辊上运动以完成物料的运输。由于托辊是按一定间隔架设的，且倾斜安装，煤炭随着胶带上下震动，在震动过程中煤炭产生一定的离析现象。另外煤炭在上山输送皮带进入水平输送皮带时，由于两条皮带中线垂直，经缓冲挡板缓冲落入水平皮带，在水品皮带上的堆煤中心与皮带中心发生偏心，也会发生一定的离析现象，密度大的颗粒偏向一侧堆积，如图1所示。
2.2 装车过程中储煤仓煤炭流动形式
结合潘二煤矿储煤仓装车特点，在煤炭入仓时，煤在仓内呈一个个圆锥堆形状，落差虽然相同，但大块煤从圆锥顶部沿其斜面滚到筒壁，而粒度较小的煤集中在煤仓的中心位置，这种在装煤时产生的大小快煤重新分布的现象，理论上叫做离析现象。
当卸料口闸门打开后，煤受自重作用，从煤仓中落下，在卸料过程中，煤炭的流动受其物理性质和装载方式影响。装车时开启卸料口，储煤仓中虽然储存有大量的煤，但只有卸料口正上方的煤靠自重流出，而靠边壁的煤灰挂贴在壁上，当中间的煤卸出后，边壁挂煤会产生逐渐崩塌，上覆煤体由中间向四周依次塌陷流出，形成中心流动的形式。
2.3 潘二煤矿储煤仓装火车特点
2.3.1 潘二煤矿储煤仓装火车特点
潘二煤矿储煤仓为圆筒形煤仓（后面简称圆筒仓），自矿井投产以来就一直使用，仓内壁上粘有大量的煤，导致圆筒仓的放煤眼经常堵塞。
特别是往二道放煤的煤眼堵塞比较严重，在同一时间共同落煤时一道的落煤眼落煤比较快，而同一仓煤位于仓中心的煤质量轻，煤质较好。
由于装车时仓内煤体流动为中心流动的方式，所以两股道同时装车时，仓内较好的煤流向一道较多；同时由于煤流入仓过程中一系列的粒度离析现象导致一些质量稍重的煤偏向二道落煤眼上方堆积，而这些质量重的煤矸石含量较多，这就直接导致二道装车的煤灰分偏高。
2.3.2 两股道装车煤炭筛分试验
两道所装的煤炭粒级组成见表3。
从表3可知，一道、二道同时各装一列火车为例，一道灰分为31.87%，二道灰分为32.75%，二道比一道灰分高0.88%。一道6～3 mm粒度级的煤样，占全样的23.33%，灰分为32.88%；二道6～3 mm粒度级的煤样，占全样的28.14%，灰分为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粒度级的煤样占全样的比例较高，而且灰分也偏高。
3 装火车自动采样机采样单向偏倚原因分析
3.1 灰分统计结果分析
装火车自动采样机采样统计普遍要比原煤自动采样机采样偏高，且均为正态分布，平均灰分差+2.96%，不符合随机误差统计规律性，说明两套采样系统间存在系统性偏倚，见表4。
3.2 装火车自动采样机系统偏倚分析
3.2.1 引起装火车自动采样机系统偏倚的原因
潘二煤矿2013年5月装火车自动采样机开始调试使用，采样机安装为两道装车皮带分别安装一个初采采样装置，共用一套制样设备，这样既节约安装空间又节约设备费用。调试过程中将两道初采采样间隔设定为90 s，但频繁出现破碎机堵煤和一级给料皮带撒样现象，为了避免这些现象发生，防止两道采样头同时进行采样，经过现场试验，只能以2道为基准采样点，设置20 s防重叠采样时间，限制一道采样，可有效防止因煤流量过大造成的堵塞和洒煤现象，但经过几个月的运行，发现装火车自动采样机较原煤自动采样机采样灰分偏高。经过大量采样数据统计分析发现，造成采样系统误差的主要原因在于程序设定的20 s防重叠时间。
3.2.2 采样出现系统偏差数据分析
受20 s防重叠时间限制，一道采样普遍比二道采样数量少，平均每列火车，一道比二道少采13个子样。同时如上述2.3.1分析结果得知二道煤灰分较一道煤灰分偏高，得出引起装火车采样机采样存在系统性偏倚的主要原因在于“20 s防重叠时间限制”，见表5。
4 解决方案
既要解决两股道采样存在子样数不一致的问题，又要防止两道同时采样发生煤样流量过多，发生堵塞撒样现象，在不去除“20 s防重叠时间”情况下，通过改进上位控制程序，设定一道、二道初采头分别独立进行采样计时。
通过实验得到以下数据，采样一道采样间隔设置为65 s采一子样，二道采样间隔设置为90 s采一子样，可以很好的解决两道采样子样数不一致的问题。
通过调整采样参数，一道、二道采样子样数符合随机性误差统计规律，原煤自动采样机与装火车自动采样机灰分比较也符合随机性误差统计规律，很好的解决了装火车自动采样机存在系统偏倚问题，见表6和表7。
5 结 语
综上所述，粒度离析问题存在于煤炭储运过程中的每个环节，只是离析轻重的问题，而储装运结尾环节发生粒度离析情况的严重与否，直接影响着煤炭采样精准度，可能采制样系统本身系统偏倚不会影响采样精密度，但由于煤炭储运系统的影响可能会使系统产生一定的偏倚。这就要求我们必须严格按照标准，慎审各类采制化数据，认真观察总结煤炭储装运特点，综合分析，对数据统计的常规性表现和微观变化要有敏感性，不轻易放过每个细节，找出问题症结所在，对症下药。同时解决问题的方式不局限于采制化系统本身，也可从储装运系统入手。
经过实践检验，我们通过系统分析粒度离析问题找出了造成装火车自动采样机采制样存在偏倚问题的原因，并通过调整自动采样机采样参数使采制化数据统计符合随机规律性，很好地消除了系统偏差。
参考文献：
[1] 赵刚，孙晓霞.浅析煤炭运输过程中的离析原因及相应对策[J].煤质技术，2010，（10）.
[2] 康恩兴.商品煤人工采样的偏倚试验及其控制措施[|J].煤炭加工与综合利用，2009，（4）.
[3] GB/T19494.3-2004，煤炭机械化采样第3部分：精密度测定和偏倚试验[S].
关键词：粒度离析；自动采样机；系统偏倚；数据分析
中图分类号：TD921.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）32-0001-03
潘二煤矿商品煤外运铁路运输装车方式为双股道（一道、二道）同时经过皮带装车。矿井生产的原煤直接通过火车或汽车外运至其它地点洗选精煤，煤炭采样经过两套采样机进行采制样，一套为原煤皮带中部采样机，一套为装火车皮带中部自动采样机，自装火车采样机使用之后，我们通过数据统计发现，装火车采样月度累计灰分与原煤采样月度累计灰分存在正向偏差。经过系统分析和试验得出结论为原煤在进入装火车储煤仓时存在粒度离析不均，造成两架装车皮带煤炭灰分存在正向偏差，而装火车皮带中部采样机在两架皮带采样参数设置存在系统偏倚，使火车采样灰分统计高于原煤采样灰分。
1 矿井生产煤炭粒度筛分浮沉试验
筛分前煤样总重：854.4 kg，原煤筛分试验结果见表1，浮沉试验结果见表2。
由表1可知，潘二矿原煤灰分随着粒度的减小逐渐降低，粒度分布不均，6 mm以上粒级产率为60.52%；由表2可知，密度大于1.8 g/cm3的灰分85.39%，产率46.61%，说明此次试验用煤矸石含量较高，且多分布于粒度大于6 mm粒级上，符合潘二煤矿复杂地质条件下回采上来的原煤特点。由表2可知，煤泥产率1.54%，灰分为47.49%；总计产率100.00%，灰分52.71%。
2 煤炭进仓粒度离析情况
2.1 胶带输送机运输过程发生粒度离析现象
煤炭入仓采用拉上山胶带输送机运输和水平电滚筒皮带转载进仓，胶带输送机在机头驱动滚筒带动下，胶带在支架和众多托辊上运动以完成物料的运输。由于托辊是按一定间隔架设的，且倾斜安装，煤炭随着胶带上下震动，在震动过程中煤炭产生一定的离析现象。另外煤炭在上山输送皮带进入水平输送皮带时，由于两条皮带中线垂直，经缓冲挡板缓冲落入水平皮带，在水品皮带上的堆煤中心与皮带中心发生偏心，也会发生一定的离析现象，密度大的颗粒偏向一侧堆积，如图1所示。
2.2 装车过程中储煤仓煤炭流动形式
结合潘二煤矿储煤仓装车特点，在煤炭入仓时，煤在仓内呈一个个圆锥堆形状，落差虽然相同，但大块煤从圆锥顶部沿其斜面滚到筒壁，而粒度较小的煤集中在煤仓的中心位置，这种在装煤时产生的大小快煤重新分布的现象，理论上叫做离析现象。
当卸料口闸门打开后，煤受自重作用，从煤仓中落下，在卸料过程中，煤炭的流动受其物理性质和装载方式影响。装车时开启卸料口，储煤仓中虽然储存有大量的煤，但只有卸料口正上方的煤靠自重流出，而靠边壁的煤灰挂贴在壁上，当中间的煤卸出后，边壁挂煤会产生逐渐崩塌，上覆煤体由中间向四周依次塌陷流出，形成中心流动的形式。
2.3 潘二煤矿储煤仓装火车特点
2.3.1 潘二煤矿储煤仓装火车特点
潘二煤矿储煤仓为圆筒形煤仓（后面简称圆筒仓），自矿井投产以来就一直使用，仓内壁上粘有大量的煤，导致圆筒仓的放煤眼经常堵塞。
特别是往二道放煤的煤眼堵塞比较严重，在同一时间共同落煤时一道的落煤眼落煤比较快，而同一仓煤位于仓中心的煤质量轻，煤质较好。
由于装车时仓内煤体流动为中心流动的方式，所以两股道同时装车时，仓内较好的煤流向一道较多；同时由于煤流入仓过程中一系列的粒度离析现象导致一些质量稍重的煤偏向二道落煤眼上方堆积，而这些质量重的煤矸石含量较多，这就直接导致二道装车的煤灰分偏高。
2.3.2 两股道装车煤炭筛分试验
两道所装的煤炭粒级组成见表3。
从表3可知，一道、二道同时各装一列火车为例，一道灰分为31.87%，二道灰分为32.75%，二道比一道灰分高0.88%。一道6～3 mm粒度级的煤样，占全样的23.33%，灰分为32.88%；二道6～3 mm粒度级的煤样，占全样的28.14%，灰分为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粒度级的煤样占全样的比例较高，而且灰分也偏高。
3 装火车自动采样机采样单向偏倚原因分析
3.1 灰分统计结果分析
装火车自动采样机采样统计普遍要比原煤自动采样机采样偏高，且均为正态分布，平均灰分差+2.96%，不符合随机误差统计规律性，说明两套采样系统间存在系统性偏倚，见表4。
3.2 装火车自动采样机系统偏倚分析
3.2.1 引起装火车自动采样机系统偏倚的原因
潘二煤矿2013年5月装火车自动采样机开始调试使用，采样机安装为两道装车皮带分别安装一个初采采样装置，共用一套制样设备，这样既节约安装空间又节约设备费用。调试过程中将两道初采采样间隔设定为90 s，但频繁出现破碎机堵煤和一级给料皮带撒样现象，为了避免这些现象发生，防止两道采样头同时进行采样，经过现场试验，只能以2道为基准采样点，设置20 s防重叠采样时间，限制一道采样，可有效防止因煤流量过大造成的堵塞和洒煤现象，但经过几个月的运行，发现装火车自动采样机较原煤自动采样机采样灰分偏高。经过大量采样数据统计分析发现，造成采样系统误差的主要原因在于程序设定的20 s防重叠时间。
3.2.2 采样出现系统偏差数据分析
受20 s防重叠时间限制，一道采样普遍比二道采样数量少，平均每列火车，一道比二道少采13个子样。同时如上述2.3.1分析结果得知二道煤灰分较一道煤灰分偏高，得出引起装火车采样机采样存在系统性偏倚的主要原因在于“20 s防重叠时间限制”，见表5。
4 解决方案
既要解决两股道采样存在子样数不一致的问题，又要防止两道同时采样发生煤样流量过多，发生堵塞撒样现象，在不去除“20 s防重叠时间”情况下，通过改进上位控制程序，设定一道、二道初采头分别独立进行采样计时。
通过实验得到以下数据，采样一道采样间隔设置为65 s采一子样，二道采样间隔设置为90 s采一子样，可以很好的解决两道采样子样数不一致的问题。
通过调整采样参数，一道、二道采样子样数符合随机性误差统计规律，原煤自动采样机与装火车自动采样机灰分比较也符合随机性误差统计规律，很好的解决了装火车自动采样机存在系统偏倚问题，见表6和表7。
5 结 语
综上所述，粒度离析问题存在于煤炭储运过程中的每个环节，只是离析轻重的问题，而储装运结尾环节发生粒度离析情况的严重与否，直接影响着煤炭采样精准度，可能采制样系统本身系统偏倚不会影响采样精密度，但由于煤炭储运系统的影响可能会使系统产生一定的偏倚。这就要求我们必须严格按照标准，慎审各类采制化数据，认真观察总结煤炭储装运特点，综合分析，对数据统计的常规性表现和微观变化要有敏感性，不轻易放过每个细节，找出问题症结所在，对症下药。同时解决问题的方式不局限于采制化系统本身，也可从储装运系统入手。
经过实践检验，我们通过系统分析粒度离析问题找出了造成装火车自动采样机采制样存在偏倚问题的原因，并通过调整自动采样机采样参数使采制化数据统计符合随机规律性，很好地消除了系统偏差。
参考文献：
[1] 赵刚，孙晓霞.浅析煤炭运输过程中的离析原因及相应对策[J].煤质技术，2010，（10）.
[2] 康恩兴.商品煤人工采样的偏倚试验及其控制措施[|J].煤炭加工与综合利用，2009，（4）.
[3] GB/T19494.3-2004，煤炭机械化采样第3部分：精密度测定和偏倚试验[S].