提高露天煤礦道路修筑與養(yǎng)護質(zhì)量的措施探討

麻立

（國家能源集團公司準能黑岱溝露天煤礦,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

前言

黑岱溝露天煤礦位于準格爾煤田中部，煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力為3400萬噸/a，黑岱溝露天煤礦采用綜合開采工藝，上部黃土和中部巖石，采用單斗挖掘機—自卸卡車間斷工藝，中部巖石采用拋擲爆破—吊斗鏟倒堆工藝；下部煤層，采用單斗挖掘機—自卸卡車—坑邊半移動破碎站—膠帶輸送機半連續(xù)工藝。由開工至現(xiàn)在，露天煤礦卡車輪胎非正常損傷消耗占據(jù)成本比例較大。為了減少輪胎消耗成本，應有效引入道路修筑與養(yǎng)護技術(shù)，提高道路質(zhì)量，降低實現(xiàn)高效開采。

一、采場基本介紹

隨著采掘工作的進行，露天煤礦運輸?shù)缆芬圃O(shè)工作更為繁瑣，露天煤礦開采期間無需建設(shè)長久性的使用道路，而是可以滿足臨時開采需求。但道路運輸期間也需要承擔較大荷載，要求高水平的道路質(zhì)量。

（一）采場道路分類

黑岱溝露天煤礦道路里程大約為37 千米，包括端幫路、干道里程、排土場道路、采場里程以及輔助道路等。相較一般道路，黑岱溝露天煤礦的線路坡度較大，轉(zhuǎn)彎較多，曲線半徑小。對此，應設(shè)計簡單的道路結(jié)構(gòu)，在一定服務期內(nèi)保持耐磨性與堅固性。天道路包括主干線與支線，主干線指的是采場至排土場之間的運輸?shù)缆?，或者距離較長且車流密度較大的道路。支線指的是境界內(nèi)的電鏟作業(yè)區(qū)域，或者排土場各區(qū)域間較短的運輸?shù)缆贰?/p>

（二）運輸斜坡道標準

露天煤礦斜坡道修筑時應嚴格遵循卡車通行標準，保證采煤平盤、剝離平盤、端幫道路及破碎站的相互連接，屬于主運輸?shù)缆罚瑢κ┕ひ筝^高，最大縱向坡地不得超出70%，路面寬度保持在33m，路基寬度保持在40m，主要完成采煤與剝離的運輸工作。

二、采場道路修筑

（一）使用功能與分類

隨著采掘面的延伸，采場道路會不斷移設(shè)，生產(chǎn)支線與輔助線線型的標準較低，路面結(jié)構(gòu)較差，僅等同于公路技術(shù)中的三、四級道路。根據(jù)所處位置與使用功能，采場道路可以被分為端幫道路、排土場道路、斜坡道、采剝平盤道路等類型。其中端幫道路將破碎站、排土場以及采剝區(qū)相連接，處于固定位置使用壽命較長，在修筑時應采用一級露天礦山道路標準。斜坡道坡度較大，位置并不固定，主要指的是連接上下采剝平盤的道路，在采剝平臺上臨時修筑，但由于位于電鏟附近，路面存在較多碎石，以致維護強度最大。

（二）道路技術(shù)要求

采場道路施工流程比較簡單，但也必須遵循既定的技術(shù)標準與設(shè)計要求。在施工前，工作人員應做好測量放線工作，根據(jù)設(shè)計要求確定道路的起點與終點，保證坡度不超過8%，且在采掘臺階處應留出一定的碎落臺寬度，避免出現(xiàn)塌方問題，保證設(shè)備的安全運行。路基施工時不但應考慮路面的寬度，還應合理設(shè)計碎落臺與擋墻的寬度，擋墻一般在道路臨空一側(cè)或者分割采區(qū)中，以確保車輛的安全運行。高度在1.6-2.1m，頂部寬度不小于1.0m，邊坡坡度保持天然休止角，對于特殊的危險地段，可以在道路中間設(shè)置隔離擋墻，降低車輛運行安全性。同時，為了保證形成舒適性與安全性，還應在道路設(shè)置合理的縱曲線，通過路拱盡快將路面積水排出。在低級路面中，橫坡應保持在2.5%-3.5%。對于礦山道路應保持盡量打的圓曲線半徑，當存在地形及其他因素影響時，不能小于25m。在平坡與下坡的長直線盡頭處，不能采用小半徑的圓曲線，當曲線半徑小于15m 時，應適當在圓曲線半徑上增加超高，并在道路內(nèi)側(cè)設(shè)置加寬。當車速限制在15km/h 及以下時，無需設(shè)置加寬與超高。在確定超高橫坡度時，曲線半徑應保持在2%-6%，加寬寬度保持在0.3-4.3m。當?shù)V區(qū)道路采用較大縱坡時，應適當增加坡長度，并在不大于最大坡長度的區(qū)域設(shè)置緩和路段，整體坡度不大于3%，長度不超過80m，尤其地形困難時不得超過60m?？v坡坡度與最大坡長保持一定比例關(guān)系，當縱坡坡度＞5%～6%時，最大坡長為600m；當縱坡坡度＞6%～7%時，最大坡長為400m；當縱坡坡度＞7%～8%時，最大坡長為250m。當平曲線存在超高時，超高橫坡與縱坡的最大合成坡度不得大于8%。在道路修筑過程中，還應注重排水施工，統(tǒng)一考慮采場道路排水與采區(qū)防洪工作，采場道路具備臨時特點，養(yǎng)護方法與一般公路不同，應采用路面排水方法。當路面存在較多坡面水匯集時，還應將擋土墻與截水溝設(shè)置于坡面上方。除此之外，路面排水長度不得超過500m，若超出500m 時，應將出水口設(shè)置在路基外。在選擇填筑道路材料時應盡量選擇透水性能好且沉降小的材料，一般就近或就地取材，利用粗砂作為磨耗層，以滿足平整度要求。

（三）施工方法

開采期間，若需要在采剝臺階剝離修筑時，挖方厚度超過6m 時，應綜合采用大型挖掘機與自卸汽車，邊采掘邊修筑，當厚度小于6m 時，應利用大功率推土機。且根據(jù)不同的地質(zhì)情況，施工人員也應采用不同的修筑方式，當修筑道路位于砂巖或其他穩(wěn)定性與強度較高的巖層時，應利用現(xiàn)有剝離作為路面基層。若施工中遇到濕陷性黃土或強風化泥巖等土質(zhì)時，這些土質(zhì)的承載力較低，較易發(fā)生翻漿問題，施工時應在地基鋪設(shè)透水性良好的砂巖剝離物。厚度應大于1.5-2.5m。新建道路磨耗層，應選擇采場中的粗砂或砂礫進行施工，最大粒徑不得超出20cm，厚度保持在5-10cm，利用自卸汽車配合推土機攤平，并使用壓路機碾壓成型。

三、道路養(yǎng)護措施

道路養(yǎng)護時應結(jié)合“養(yǎng)中間、平兩頭”的基本原則，注重中間路段的一次成型，兩端移動道路應采用前期工程管控方法進行養(yǎng)護。

（一）養(yǎng)中間路段

道路使用期間應增加養(yǎng)護頻率，保證路面的平整度與光滑度，包括清理碎石、灑水降塵以及二次鋪設(shè)磨耗層等。

（二）道路日常養(yǎng)護

平路機應做好道路碎石與掉塊的清理工作，加強巡視力度。若道路較多，采場面積較大時，應嚴格采用分區(qū)巡視機制，在制定道路上分配平路機，將碎石刮靠到擋墻底部，做好路面的清潔工作，避免碎石與大車輪胎受到剮蹭。同時，還應做好道路路基與路面的修筑工作，采用基層與面層的雙層，原巖地段采用雙層路面結(jié)構(gòu)，利用80～120 mm、20～80 mm 粒徑的碎石鋪設(shè)，并利用三層路面結(jié)構(gòu)修筑風化地段。除此之外，還應做好支線路基與路面的養(yǎng)護工作，采用路基上僅鋪設(shè)一層的單面路面結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)粒徑20～80 mm 的路料。

（三）主干線、支線養(yǎng)護

工作人員應利用路料填平道路并壓平，排出積水恢復道路原有平整度。當?shù)缆纺湍悠茐妮^小時，應采用填壓方式，增加路料，并保證加工質(zhì)量，在調(diào)整路料破碎級別的基礎(chǔ)上，保證路料的合格性。除此之外，還應做好滲水路面的處理工作，強化排水力度，垂直道路行駛路線開設(shè)排水溝。

（四）加大道路清理力度

工作人員應及時做好道路的清理工作，及時清除路面的掉塊，跟進電鏟作業(yè)面，保證路面的清潔度，避免輪胎發(fā)生意外刺破問題。同時，還應及時清理山頂主要運輸?shù)缆穬蓚?cè)的巖石，通暢排水溝，增加路面寬度，避免路邊大塊損害輪胎。

（五）鋪設(shè)磨耗砂石

完成磨耗層的鋪設(shè)工作后，道路會受到水流沖刷與大車碾壓的影響，此時應延長補鋪磨耗層，增加砂粒之間、路基與砂粒之間的凝聚力，避免受到外力的干擾。之后根據(jù)生產(chǎn)進度區(qū)設(shè)置重點與非重點工程區(qū)域，工期較短時應盡快恢復，工期較長時應采用蒸發(fā)與自然晾曬方式，直至道路可以通車后在進行作業(yè)。

（六）加大平路機養(yǎng)護力度

平路機應做好巡視工作，及時清除路面雜物，恢復磨耗層，避免扎破輪胎。同時，還應做好土擋墻的維護工作，及時補刮破損的路面，間隔7-10天完成采場道路的維護工作，利用平路機推刮粗砂，之后及時灑水，碾壓成型。上磨耗層應預留養(yǎng)護用量，預后及時刮回路面，保護面層。

（七）道路“平兩頭”養(yǎng)護

調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，移動線屬于卡車輪胎較常發(fā)生損壞的位置，由作業(yè)設(shè)備較多、采掘不到位以及平整路面不及時引起。對此，工作人員應適當優(yōu)化松動爆破炸藥單耗，增加履帶機數(shù)量，保證采掘工程質(zhì)量，以有效提高移動道路的平整度。

四、露天煤礦道路修筑與養(yǎng)護后效果

（一）道路修筑與養(yǎng)護對成本效益的影響

首先是對輪胎的影響，煤礦路面曲線超高不合理、存在尖裝巖石、凹凸不平以及翻漿等均會劃傷輪胎，出現(xiàn)熱剝離等損害問題。受各種因素的影響，某煤礦中未達到使用壽命提前報廢的輪胎數(shù)量達240 多條，造成約30萬的費用損失，直接影響著運輸成本。其次是對燃油消耗的影響，煤礦路面起伏不平、道路翻漿以及坡度大等均會增加車輛等待與停車次數(shù)，增大行車阻力，無法達到標準的車輛運行速度，增大耗油量，提高了運輸成本。最后是對維修、保養(yǎng)費用的影響，礦山運輸?shù)缆焚|(zhì)量較差，存在凹凸不平問題，或者沒有及時灑水等均會過早損壞配件，且無法緩解道路灰塵的負面影響，導致發(fā)動機濾芯阻塞，增大摩擦力。同時，煤礦道路質(zhì)量也會影響電器配件與液壓系統(tǒng)的使用壽命，若無法達到標準，則會降低道路的使用壽命，增加車輛的維修與保養(yǎng)費用。

（二）煤礦道路修筑與養(yǎng)護改進后效果

1.道路質(zhì)量

對露天煤礦道路采用修筑與養(yǎng)護措施，修路材料為剝離物料，采煤機對其均勻破碎，并利用大型卡車進行碾壓，保證道路保持一致的沉降速度，避免出現(xiàn)坑洼不平現(xiàn)象。且采煤機破碎巖石后，尖石也不會劃傷輪胎，延長了輪胎的使用壽命，降低了維修成本。

2.經(jīng)濟效果分析

露天煤礦道路修筑費用與礦用卡車運營成本保持反比例關(guān)系，增加礦山道路的修筑成本，則會降低卡車的運行費用。在露天煤礦開采總成本中，運輸成本占比較大，其大部分為汽車維修費用、輪胎費用以及燃料費用等。通過加大修筑與養(yǎng)護力度，提高礦山道路施工質(zhì)量，可以縮小運輸成本的開支。比如平整道路可以減少車輛的運輸時間，降低燃油量，并提高載重量。比如某露天煤礦卡車單耗得到明顯降低，卡車輪胎使用壽命則達到了4000h，最高使用壽命達到了6000h，輪胎意外情況的發(fā)生幾率得到明顯降低。由此看出，改進提高道路水平，可以節(jié)約成本，增加經(jīng)濟效益。除此之外，目前露天煤礦道路施工已經(jīng)采用機械化操作，綜合使用平路機與大型振動壓路機，保證了適宜的排水坡度與路面平整度，保證了壓路效果，在提高承載力的基礎(chǔ)上，降低道路維修與汽車運輸費用，提高經(jīng)濟效益。

自采用新型修筑與養(yǎng)護方法后，輪胎磨損問題得到很大改善，降低了懸缸的損壞度與卡車的故障率。受冬季嚴寒、夏季降雨等因素的影響，露天煤礦卡車油耗較大，而加大道路修筑與養(yǎng)護力度后，卡車每立方米每公里耗油明顯降低，道路質(zhì)量的提升，明顯降低了油耗量。路面積水會嚴重損壞路面，尤其道路養(yǎng)護難度最大的季節(jié)為雨季，排除道路下層結(jié)構(gòu)中積水屬于路面排水的關(guān)鍵工作，由此在修筑與養(yǎng)護期間可以使用專門的非粘結(jié)性防水劑，將礫石路面改變?yōu)閳怨痰穆访妫谔岣叩缆佛B(yǎng)護平整度的基礎(chǔ)上，避免打滑，降低汽車運輸、輪胎損耗、料石消耗以及道路揚塵治理等費用。養(yǎng)護期間，工作人員在翻松的路面上，利用灑水車將防水劑以水溶液形式灑在路面上，充分混合溶液與路基材料，保證150mm 的浸入厚度，使土壤處于疏水狀態(tài)，避免揚塵，增強路基的抵抗力。

結(jié)束語

黑岱山煤礦企業(yè)合理分類采礦場道路，細化道路施工要求及工藝，補充道路修筑與養(yǎng)護規(guī)則，以全面提升采區(qū)道路的養(yǎng)護質(zhì)量，改善礦山作業(yè)環(huán)境，提高輪胎的使用壽命，降低運輸成本。