张德方
中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山西 太原 030006
山西天地煤机装备有限公司，山西 太原 030006
摘要：煤炭采样主要包括人工采样和机械采样。机械采样得到了广泛的应用，具有劳动强度低、避免人为误差、剖面完整、采样深度大等优点。其基本结构、取样程序、日常使用和维护必须符合要求。目前，机械抽样在应用中存在一些问题，有时会影响抽样的代表性，甚至引起质量纠纷。
关键词：机械采样器；煤炭验收管理；应用；
目前，在国内煤炭验收管理过程中，机械采样器生产厂家很多，采样器的采样方法也有多种多样的特点。考虑到煤种类繁多和质量不同等问题，在机械采样过程中，为了实现均匀分布和机会采样的原则，采样点必须合理布置，以便有效地进行随机采样。
一、煤矿采样设备的组成与功能
1.采样设备结构。采样设备包括采样准备系统、采样装置和电气控制系统。采样准备系统包括一个模块原型(包括缩小机)和一个废物排放装置。采样装置包括机体、手推车(包括升降机构)、采样器(完整部分)。电气控制系统包括开关、变压器、控制器、接触器、电机、传感器等。
2.管理抽样。(1)煤车进入采样区。引导司机进入煤仓来标记煤车的位置。煤车一旦进入采样区，观察煤车的煤质，在出现异常时停止采样，并向上级报告。观察煤车手推上的拉杆，防止其在采样时碰到拉杆。(2)煤车进入采样区，采用超声波定位。当采样器准备采样时，超声波开关的工作指示器为绿色。车辆检查开始后，超声波可以感觉到车的后部，指示灯变为红色。以此为零点，系统根据车辆模型数据库和车辆模型信息确定手推车的长度和宽度。根据燃油数字管理控制系统，随机分配坐标位置，采样器根据给定的采样坐标自动采样，煤车后车厢进入采样区，距超声波起始位置的距离不小于20cm。(3)点击采样监控计算机屏幕上的“自动启动”按钮，全自动采样机开始检测车辆。超声波检测到的车辆的起源和后部之间的距离，以及车辆数据库中的车辆长度，可以确定在汽车前面的停车位置是否安全。如果样品合格，定位相机将根据车辆型号数据模拟手推车图像，并根据CNPC数字燃油控制系统随机提供的坐标信息显示在仿真屏幕上。如果坐标位置在牵引杆上，采样程序将自动避开牵引杆，小型车辆和大型车辆将到达采样的目标点。
3.抽样过程。移动起重机时，操纵器到达指定的采样位置，引导驱动链轮和从动链轮通过驱动链，使导向机构沿导向轮轨道下降，并引导操纵器向下采样。同时，操纵器速度控制器启动。将机械手插入到定义的煤层深度后，随着提升机构的倒置，提升机构将被提升，提升机构将通过大小行车返回到煤样运输设备。钻头操纵器减速器推动螺旋叶片反转，煤样进入螺旋缸完成采样周期。采样器完成后，手推车、和起重机械返回原点。一旦煤样进入料斗，料斗秤门就开了。识别卡接口程序监控画面显示“发送查询状态指令，接收采样完成指令”，车号采集系统启动，识别车牌号与车辆信息中的车牌号一致，并显示“发送立杆升放指令，收杆指令成功”，停车场上行红绿灯由红变绿，喇叭提示“采样完毕”，请离开采样机，一人刷卡与车辆称重；如不一致，提示“识别车牌号与车辆信息车牌号不一致，是否通过？”点击“是”，停车场红绿灯由红变绿，喇叭提示“采样完毕，请离开采样机，一人刷卡随车称重”。点击“否”，直到车牌号与车辆信息中的车位相同，才会上升。程序监控画面显示采样完成并上传成功，显示采样完成的数据包括车牌号码、采样机号码、采样区域、采样坐标、采样值班人员、采样开始时间、采样结束时间、采样重量等。
二、机械化采样
1.煤运带机械采样。机械采样装置可以位于煤运带的前端、中间端、末端和运输点。采样时应注意以下几点。(1)试样孔径应符合标准要求，应大于拟提取的煤粉最大公称尺寸的3倍。对于孔径大于(通常大于300毫米)的采样器，不应在开口处设置栅格，以防止含有较大颗粒的煤在采样过程中退出采样器，这违反了采样的基本要求:批次中的所有颗粒都可以被采样。(2)为保证采样员和传送带的安全，两者之间通常存在一定的偏差。为了保证对全断面煤流量进行采样，通常小于2厘米。如果偏差太大，采样器无法对整个煤流量部分进行采样，这会给采样带来一些错误。(3)采样频率和次采样次数应符合标准要求。采样频率太低，太少会导致采样错误。(4)应经常检查采样系统，以防止湿煤或砂砾堵塞采样设备，从而减少采矿和采矿不足。(5)采样前，应清洗采样装置的采样桶，防止其他煤污染本次采样。(6)目前，少数单位采用多级粉碎和煤矸石联锁机械采样设备，可能会造成采样偏差。(7)煤矸石联锁机械采样设备可能会造成失水，失水率是通过性能测试计算的，含水量须得到修正。
2.煤车螺旋机械采样。煤车螺旋机械采样主要由螺旋采样头、进料头、研磨器、还原采样器和废煤处理系统组成。机械采样时应注意以下几点。(1)一般情况下，手推车螺旋采样装置的输送机不应过大，但螺旋输送机的步距(轴与圆柱壁之间的距离)应是待抽取颗粒的最大公称直径的三倍。(2)根据这种采样设备的特点，煤的粒度一般在13~50mm之间，以确保样品的代表性。(3)在采样时，应避免螺旋钻碰到车架的边缘和车底，以避免采样钻和车辆车身损坏。(4)采样设备应防止潮湿或受到大体积煤的阻碍。(5)在使用过程中，螺纹逐渐使用，从而逐渐增加螺纹与缸体壁之间的距离，可能导致试样的代表性偏差。
3.机器人智能手臂采样。目前只有少数煤矿企业采用机器人手臂智能采样，目前仍处于试验阶段。随着时代的发展，情报和信息技术已经渗透到各种行业，智能机器人手臂采样系统的出现标志着煤机采样向情报和信息的发展。尽管目前存在许多问题，随着科技的进步，人们相信智能采样可以为煤炭采样带来新的方面。机械采样有许多好处，例如消除了人工采样的隐患，降低了劳动强度，解决了人为因素的影响。但在煤炭采样前期失水较大的情况下，机械采样设备并不能消除失水较大等问题。
三、机械采样方案的改进
1.采样头采用分层采样方法，加入树脂罩衫提高粘附性，但不能完全消除粘附性。分层采样头部具有大量采样、广泛的粒子大小应用、高含水量和良好的代表性等优点。
2.如果料斗和研磨机输送煤炭，则可从整个系统中取出研磨机，或者选择排性能较高的研磨机。
3.分压器粘附，出现混样现象。整个样品制备系统可移至足够宽敞的楼层。通过改变分带器，可以解决粘着和混合的问题。为保证机械采样器处于最佳运行状态，应注意收集整理煤质、输煤设备、运行方式等相关数据。并与多家机械采样器供应商进行沟通，形成初步设计方案，做好调查工作，了解各供应商采样器的技术特点、采样代表性、故障率等，在对各采样器技术特性进行综合评价的基础上，结合勘察成果，形成总体设计思路，提交初步设计方案，进行招标申请。在采样器招标工作中，应审查投标文件的合理性，确保与技术文件一致。除相应的技术要求外，还应在技术文件中规定双方的权限和义务。关键技术功能可实行“一票否决制”。如果要实现多个采样器的综合利用，可以根据技术标和商务标之间配合调整权重比例的原则。
总之，随着煤炭资源的枯竭，各发电厂煤炭价格与煤炭质量的矛盾日益突出。在这方面，应加强煤炭开采和选煤管理，并严格控制煤炭质量，以实现最大的经济和社会效益。
参考文献：
［1］杨恩庆．关于商品煤机械化采样的探讨．2018．
［2］李连志．关于在煤炭验收管理中机械采样器的影响研究.2019.