煤炭落下强度测定

发布时间：2026-05-29 01:14:51 • 阅读量： • 来源：中析研究所

技术概述

煤炭落下强度测定是评价煤炭物理机械性能的重要指标之一，主要用于衡量煤块在运输、装卸和储存过程中抗破碎的能力。该指标直接反映了煤炭在受到外力冲击时的抗碎性能，是煤炭贸易、电力生产、冶金工业等领域中不可或缺的质量控制参数。煤炭落下强度也被称为煤炭抗碎强度或煤炭跌落强度，其测定结果对于优化煤炭运输方案、降低损耗、提高经济效益具有重要的指导意义。

从技术原理上讲，煤炭落下强度是指一定粒度和质量的煤样，在规定条件下自由落下一定高度后，保持原有粒度能力的量度。该测试模拟了煤炭在实际生产过程中从高处落下时可能发生的破碎情况。通过测定煤炭落下后的筛上物质量占原煤样质量的百分数，可以定量评价煤炭的抗冲击破碎性能。这一指标对于块煤用户尤为重要，因为块煤在运输过程中的破碎不仅会造成粒度退化，影响使用效果，还会增加粉煤比例，降低商品价值。

煤炭落下强度与煤炭的岩相组成、矿物质含量、煤化程度、水分含量以及宏观煤岩类型等因素密切相关。一般来说，亮煤和镜煤的落下强度较低，而暗煤和丝炭的落下强度相对较高。矿物质含量高的煤炭往往表现出较高的落下强度，这是因为矿物质起到了增强煤块结构的作用。此外，煤炭的水分含量也会显著影响其落下强度，水分过低可能导致煤块变脆，水分过高则可能改变煤的力学性能。

在煤炭分类和分级体系中，落下强度是评价块煤品质的重要依据。根据国家标准和相关行业规范，煤炭落下强度测定需要严格遵循规定的试验条件和操作程序，以确保检测结果的准确性和可比性。该测定方法具有操作简便、直观性强、模拟性好等特点，被广泛应用于煤炭生产、贸易和利用的各个环节。

检测样品

进行煤炭落下强度测定时，检测样品的制备和选择至关重要，直接关系到测定结果的代表性和准确性。样品应当具有充分的代表性，能够真实反映整批煤炭的物理性能特征。

根据相关标准规定，煤炭落下强度测定所需的样品应符合以下要求和条件：

样品粒度：测定落下强度的煤样粒度一般为50mm至100mm的块煤。样品粒度的选择应依据实际检测目的和标准要求确定，不同粒度范围的煤块可能呈现不同的抗碎性能。
样品质量：每次测定所需的煤样质量通常不少于10kg，具体质量要求应根据相关标准规定执行。样品质量过少可能导致测定结果缺乏代表性。
样品状态：煤样应为空气干燥状态，避免因水分波动影响测定结果。样品在测定前应在室温下自然干燥至空气干燥状态，或按照标准规定的方法进行干燥处理。
样品来源：样品应从被检煤炭批中随机抽取，确保样品具有充分的代表性。采样方法应符合国家标准规定，采样点应均匀分布。
样品处理：样品在制备过程中应避免剧烈撞击和破碎，保持煤块的原始状态。制备好的样品应妥善保存，防止风化和破损。

样品制备过程中需要特别注意以下几个环节：首先是筛分操作，应使用标准筛对原始煤样进行筛分，选取符合粒度要求的块煤作为测定样品；其次是样品保管，制备好的样品应存放在干燥、通风的场所，避免日晒雨淋；最后是样品标识，每个样品都应有清晰的标识，记录样品编号、来源、粒度、质量等信息。

对于不同类型的煤炭，样品制备的要求也有所差异。无烟煤和烟煤的落下强度测定方法基本相同，但由于两者物理性质存在差异，测定结果的解读应结合煤种特点进行。褐煤由于水分含量较高且质地较软，其落下强度测定可能需要特殊处理。

检测项目

煤炭落下强度测定涉及多个检测项目，这些项目从不同角度反映了煤炭的抗碎性能。全面了解各检测项目的含义和相互关系，对于正确解读检测结果具有重要意义。

主要检测项目包括以下几个方面：

落下强度值：这是最核心的检测项目，以煤样落下后保留在规定筛网上的质量占原煤样质量的百分数表示。落下强度值越高，表明煤炭的抗碎性能越好。计算公式为：落下强度(%)=筛上物质量/原煤样质量×100%。
破碎率：破碎率是落下强度值的互补指标，表示煤样落下后通过规定筛网的细粒物料所占的百分比。破碎率越低，说明煤炭在冲击作用下越不容易粉碎。
粒度分布变化：通过对比落下前后煤样的粒度组成，可以详细了解煤炭在不同粒级上的变化情况。这一指标有助于分析煤炭的破碎特性和破碎规律。
平均粒度变化：计算煤样落下前后的平均粒度，可以定量评价煤炭粒度的退化程度。平均粒度下降幅度越大，说明煤炭越容易破碎。
破碎形态观察：观察并记录煤块破碎后的形态特征，包括破碎面性质、裂隙发育情况等。这一指标有助于深入理解煤炭的破碎机理。

在进行检测项目设计时，还需要考虑以下几个衍生指标：

累积破碎率：多次落下后的累积破碎程度，反映煤炭在反复冲击条件下的抗碎性能。
临界破碎高度：煤样开始发生明显破碎的落下高度，是评价煤炭抗冲击能力的重要参数。
破碎功指数：根据落下高度、煤样质量等参数计算的破碎能耗指标，可用于不同煤炭间的对比分析。

检测结果的表达应当规范、完整，包括各项指标的数值、单位、测定条件等信息。检测报告还应注明所依据的标准编号、测定日期、环境条件等必要信息，确保检测结果的可追溯性。

检测方法

煤炭落下强度的测定方法经过多年发展已日趋成熟，形成了较为完善的标准体系。目前国内主要依据国家标准GB/T 15459《煤炭抗碎强度的测定方法》进行检测，该方法具有科学性强、操作规范、结果可靠等特点。

标准测定方法的主要操作步骤如下：

样品称量：使用符合精度要求的天平称取规定质量的煤样，记录初始质量。称量时应准确至规定的小数位数，确保数据精度。
落下试验：将称量好的煤样置于落下试验装置的取样器中，从规定高度（通常为2米）自由落下到规定厚度的钢板或铸铁板上。落下过程应确保煤样全部自由落下，避免人为干预。
反复操作：按照标准规定，将煤样反复落下3次。每次落下后应使用规定筛孔的筛子进行筛分，筛上物继续进行下一次落下试验。
筛分称量：最后一次落下试验完成后，使用规定筛孔的标准筛对煤样进行筛分，分别称量筛上物和筛下物的质量。
结果计算：根据筛上物质量和原煤样质量计算落下强度值，结果保留至小数点后一位。平行测定两次，取算术平均值作为最终结果。

在检测过程中，需要注意以下关键技术要点：

首先是落下高度的控制。落下高度是影响测定结果的关键因素，必须严格按照标准规定的2米高度进行设置。高度测量应从煤样自由落下的起始位置到落点平面的垂直距离为准。高度测量误差应控制在规定范围内，通常不超过正负10毫米。

其次是落下次数的把握。标准规定煤样应连续落下3次，每次落下的操作手法应保持一致。落下间隔时间不宜过长，以免煤样状态发生变化。同时要注意收集每一次落下后可能散落的细粒物料，确保物料平衡。

再次是筛分操作的规范。筛分应在落下试验完成后及时进行，使用符合标准规定的筛子。筛分时应采用规定的方法，通常为手工筛分，筛分时间应适当，既要确保筛分完全，又要避免过度筛分造成物料损失。

最后是环境条件的控制。测定应在温度相对稳定、无强风、无振动的环境中进行。环境温度的变化可能影响煤样的物理状态，应予以注意。同时，测定现场应有足够的空间，确保操作人员安全和设备正常运行。

对于特殊煤种或有特殊检测需求的场合，可以在标准方法基础上进行适当调整，但应对调整内容进行详细记录和说明，并在报告中注明。平行测定结果的差值应符合标准规定的允许差要求，超出允许差时应重新测定。

检测仪器

煤炭落下强度测定需要使用专门的检测仪器设备，仪器的性能和精度直接影响测定结果的准确性和可靠性。了解各类检测仪器的特点和使用要求，是保证检测质量的重要前提。

主要检测仪器包括以下几类：

落下强度测定仪：这是进行落下强度测定的核心设备，主要由落下装置、试样容器、落下高度调节机构等部分组成。落下装置应能保证煤样自由垂直落下，试样容器应能容纳规定量的煤样，落下高度调节机构应能精确设置落下高度。优质的落下强度测定仪应具备结构稳固、操作便捷、高度可调、安全可靠等特点。
标准试验筛：用于筛分落下试验后的煤样，筛孔尺寸应符合标准规定。常用的筛孔尺寸包括25mm、13mm、6mm等。试验筛应为符合国家标准要求的标准筛，筛框材质和筛网材质应符合规定要求。
称量设备：用于称量煤样和筛分后各粒级物料的质量。根据称量精度要求，可选用电子天平或台秤。称量范围和分度值应满足检测需求，天平应定期校准，确保称量准确。
钢板或铸铁板：作为煤样落下的冲击面，应具有足够的硬度和强度，表面平整光洁。钢板的厚度和尺寸应符合标准规定，通常厚度不小于15mm，面积应能保证煤样全部落在板面上。
辅助器具：包括样品盘、毛刷、取样铲、样品袋等辅助工具。这些器具应清洁、干燥，不会对煤样造成污染或改变煤样状态。

检测仪器的使用和维护应当注意以下几点：

关于落下强度测定仪的使用，首先应按照说明书要求正确安装和调试设备。落下高度应定期校核，确保设置准确。设备使用前应检查各部件是否完好，运动部件是否灵活。试验过程中应注意安全，避免煤样落下时飞溅伤人。设备使用后应及时清理，保持清洁干燥。

关于标准试验筛的管理，筛子使用前应检查筛网是否完好，有无破损或堵塞。筛子应定期校准，筛孔尺寸偏差超过规定时应及时更换。筛分操作应轻柔，避免剧烈震动或碰撞导致筛网损坏。筛子存放时应避免叠压，保持通风干燥。

关于称量设备的维护，电子天平应放置在稳固平整的台面上，使用前应预热和校准。称量时应避免超载，称量范围应在设备量程之内。天平应定期检定，确保计量性能符合要求。使用环境应保持清洁、干燥，避免振动和气流影响。

检测仪器的计量性能应定期进行检定或校准，建立仪器设备档案，记录检定信息、使用情况、维护保养等内容。仪器设备出现故障或计量性能异常时，应及时维修或更换，不得继续使用。

应用领域

煤炭落下强度测定在煤炭生产、加工、贸易和利用的多个环节都有重要应用，其测定结果为相关决策提供了科学依据。深入理解落下强度测定的应用领域，有助于充分发挥这一检测指标的价值。

主要应用领域包括以下几个方面：

煤炭生产领域：在煤矿生产过程中，落下强度测定可用于评价采煤工艺对煤炭块度的影响，优化采煤方法和参数。对于块煤生产矿井，落下强度是控制产品质量的重要指标，有助于提高块煤产率和经济效益。通过定期检测，可以及时发现煤炭质量变化，调整生产策略。
煤炭贸易领域：在煤炭购销合同中，落下强度常被列为重要的质量指标，特别是对于以块煤为主的交易。测定结果可作为质量验收、分级定价的依据。准确可靠的检测结果有助于减少贸易纠纷，维护交易双方的合法权益。
煤炭运输领域：煤炭在运输过程中会经历多次装卸作业，落下强度直接影响运输过程中的破碎损耗。了解煤炭的落下强度，有助于优化运输方案，选择合适的装卸设备和工艺，降低运输损耗。对于长距离运输，落下强度尤为重要。
电力生产领域：火力发电厂采购煤炭时，落下强度是评价煤炭质量的重要参考指标。虽然电厂主要使用粉煤燃烧，但了解煤炭的抗碎性能有助于预测煤炭在储存和输送过程中的粒度变化，优化制粉系统运行。
冶金工业领域：冶金用煤对粒度有较高要求，特别是炼焦用煤和高炉喷吹用煤。落下强度测定有助于评价煤炭在储运过程中的粒度稳定性，确保冶金用煤的粒度满足工艺要求，保障冶金产品质量。
煤炭加工领域：在煤炭洗选加工过程中，落下强度测定可为工艺选择和参数优化提供依据。了解煤炭的抗碎性能，有助于合理设置破碎筛分工艺，降低加工过程中的过粉碎，提高精煤回收率。

在科研开发领域，落下强度测定也有广泛应用：

煤质研究：通过测定不同煤种、不同矿区煤炭的落下强度，研究煤炭物理机械性能的变化规律，为煤炭分类和资源评价提供基础数据。
技术开发：开发新型采煤设备、运输设备时，需要考虑煤炭的落下强度特性，以减少设备对煤炭的破碎作用。
工艺优化：研究落下强度与其他煤质指标的关系，建立预测模型，为煤炭生产加工工艺优化提供理论支撑。

此外，落下强度测定结果还广泛应用于煤炭质量数据库建设、行业标准制修订、质量纠纷仲裁等方面。随着煤炭行业高质量发展要求的提高，落下强度测定的应用范围将进一步拓展，其重要性将日益凸显。

常见问题

在进行煤炭落下强度测定过程中，检测人员和送检客户经常会遇到各种问题。了解这些问题的原因和解决方法，对于提高检测效率和确保检测质量具有重要意义。

以下是一些常见问题及其解答：

问题：落下强度测定结果的重复性不好，同一煤样多次测定结果差异较大，可能的原因是什么？

答：落下强度测定结果重复性不好的原因可能有以下几个方面：一是样品均匀性不足，取样代表性不够；二是落下高度设置不准确，每次落下高度不一致；三是筛分操作不规范，筛分时间或力度不均匀；四是环境条件变化，如温度、湿度波动影响煤样状态；五是设备稳定性问题，如冲击板位置移动或设备部件松动。解决方法是严格按照标准操作规程进行测定，确保样品均匀、操作一致、设备正常、环境稳定。

问题：测定结果与煤的实际使用表现不一致，落下强度较高的煤在实际运输中破碎反而更严重，这是为什么？

答：这种情况可能存在以下原因：首先，落下强度测定只反映煤炭在特定条件下的抗冲击破碎能力，而实际运输过程中的破碎机理更为复杂，包括冲击、磨损、挤压等多种作用；其次，实际运输条件可能与测定条件存在较大差异，如落下高度、落下次数、冲击面性质等；此外，煤炭在运输过程中的水分变化、温度变化等因素也会影响其抗碎性能。因此，在评价煤炭抗碎性能时，应综合考虑多种因素，不应仅凭落下强度单一指标下结论。

问题：不同标准方法测定的落下强度结果能否直接比较？

答：不同标准方法测定的落下强度结果一般不能直接比较。不同标准在落下高度、落下次数、筛孔尺寸、样品粒度、样品质量等方面可能存在差异，这些差异会导致测定结果的不同。在进行结果比较时，应确认是否采用相同的标准方法，如采用不同方法，应在报告中对方法差异进行说明，并谨慎解读比较结果。

问题：水分含量对落下强度测定结果有何影响？如何控制水分影响？

答：水分含量对落下强度测定结果有显著影响。水分过高时，煤块强度可能下降，测定结果偏低；水分过低时，煤块可能变脆，同样影响测定结果。此外，水分的润滑作用可能改变煤块的破碎行为。为控制水分影响，测定前应将煤样干燥至空气干燥状态，并在相对稳定的环境条件下进行测定。对于高水分煤样，应特别注意干燥方法和干燥程度的控制。

问题：落下强度测定是否适用于所有类型的煤炭？

答：落下强度测定方法主要适用于具有一定块度的硬煤，如烟煤、无烟煤等。对于质地松软、易碎的煤炭，如某些褐煤，常规落下强度测定方法可能不太适用，测定结果的可靠性可能降低。对于这类煤炭，应根据实际情况选择合适的测定条件，或采用其他方法评价其抗碎性能。在进行测定前，应对煤样的性质有所了解，判断方法的适用性。

问题：如何提高落下强度测定结果的准确性？

答：提高落下强度测定结果准确性可从以下几方面入手：一是提高样品代表性，严格按照采样标准进行采样和制样；二是保证设备性能，使用合格的检测设备，并定期维护和校准；三是规范操作流程，严格按照标准方法操作，保持操作一致性；四是控制环境条件，在稳定的环境条件下进行测定；五是加强质量控制，进行平行测定、质控样品测试等，及时发现和纠正问题。