胜利露天矿采场道路的修筑与养护

2020-09-02杜星

露天采矿技术 2020年4期

杜星

（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古锡林浩特026000）

运输道路的技术状况直接关系到矿山的安全生产与效率，也是衡量矿山现场管理水平的一个重要标志[1]。目前卡车运输仍然是胜利露天矿生产作业的主要运输方式，随着露天矿产能的逐年递增，对露天矿采场道路质量的要求也不断提高，如何有效提高各种工程设备的作业效率，发挥设备的最大效能，提高道路工程质量是急需研究解决的问题。在道路修筑后期露天采矿机发挥着非常重要的作用，维特根W2200-3800SM 采矿机具有成熟的切削技术、适合多地形工况、舒适驾驶、操作简单等特点，针对不同路面采用不同的作业方法进行铣刨能够有效提升采场道路工程质量，保证卡车安全运行，降低卡车燃油消耗，提高经济效益。

1 矿山概况

胜利露天煤矿位于内蒙古自治区锡林浩特市北郊距锡林浩特市6 km。地表东西平均长6.84 km，南北平均宽5.48 km，面积34.36 km2。

矿区交通目前以公路为主，与矿区相近的锡林浩特市对外已经建立了铁路运输联系。锡（锡林浩特）-桑（桑根达来）-蓝（正蓝旗）铁路全长210.2 km，其中锡-桑段154.4 km，已于2002 年建成通车，桑-蓝段全长55.8 km，于2003 年7 月开工建设，设计近期运量4.5 Mt/a，远期运量10.0 Mt/a，已于2004年底竣工。锡-桑-蓝铁路在桑根达来与集通铁路接轨，并且通过集通铁路与全国铁路网相连。矿区道路大多为利用矿山自身剥离物料修筑。

2 采场道路介绍

露天矿运输道路随着采掘工作面的推进，相对移设比较频繁，因此露天矿运输道路不需要建成永久性道路，只需根据需要修筑能满足矿山生产的临时性道路。但是由于道路所承载的载荷较大，道路质量有一定的要求[1]。

1）采场道路分类。采场道路分类胜利露天矿根据道路修筑位置和使用频率，将采场道路分为主运输斜坡道、端帮道路和采剥平盘道路。主运输斜坡道是连接破碎站、剥离平盘、采煤平盘、各端帮道路的主运输道路，位置随着采掘带的推进逐步变换，使用率较高，因此技术标准要求也相对较高；端帮道路是连接剥离平盘和排土场平盘的道路，位置相对固定，是常用道路；采剥平盘道路是一种临时性的运输道路，路基相对较差，维护强度和难度较大。矿山道路的不同类型对修筑和养护也提出了不同的要求，应严格按照相关标准和要求开展工作[2]。

2）运输斜坡道及标准。胜利露天矿主运输斜坡道的修筑严格执行MT 4400 和830 E 型卡车通行标准进行设计，是连接破碎站、剥离平盘、采煤平盘、各端帮道路的主运输路线，俗称运输主干路，有着严格的修筑标准和技术要求，最大纵向坡度不超过7 %，路基宽度40 m，路面宽度33 m，卡车道路外侧安全挡墙高度1.8 m、挡墙上顶宽1 m，挡墙下底宽5 m，承载着露天矿采煤和剥离的主要运输功能。主运输斜坡道标准示意图如图1。B 为主运输斜坡道路基度，40 m；C1为卡车道路路面外侧到台阶坡底的距离，取5 m；C2为卡车道路路面外侧到安全挡墙距离，取2 m；D 为道路路面宽度，按MT 4400、830 E卡车路面宽度取值26 m；E 为卡车道路外侧安全挡墙底宽，取5 m；F 为边坡塌落宽度，取2 m。

图1 主运输斜坡道标准示意图

3 采场道路修筑与养护

3．1 新旧道路接口铣刨

1）铣刨作业目的。主运输斜坡道新坡道修筑后，在新坡道坡顶位置和上部缓冲平盘位置常存在衔接处过陡、衔接不平顺的问题，影响卡车行驶时的舒适性、司机驾驶视线、增加物料的洒落概率，因此在道路改造过程中利用采矿机将道路接口位置两侧6～7 m 的范围进行铣刨，铣刨长度控制在15 m 以内，有效的接顺路口新旧路面，降低物料洒落概率，提高驾驶舒适度，延长道路的使用寿命，从而降低平路机维护频率。

2）铣刨作业标准。任何机械设备在使用过程中都有具体的使用条件，在利用露天采矿机开展有关工作时，需要按照机械设备的适用条件让其发挥综合性能[3]。在铣刨接口路面过程中，1 次下刀深度控制0～20 cm 随机调整，铣刨长度控制在12～15 m 范围内，采用单面铣刨和整体铣刨的方式进行。单面铣刨，按照1 次铣刨宽度3.8 m 计算，单侧路面需要铣刨3～4 刀（每次下刀时两刀之间有效重叠），单侧整体铣刨后利用平路机刮开松散物料刮出坚硬路面，采用同样的方式调整到另一侧进行作业。整体铣刨即从一侧下刀，采用环形的作业方式，最终整条道路需要循环4 次，整体铣刨完毕。

3）铣刨作业优缺点。单侧铣刨的优点是对车辆的通行影响较小，提高卡车的通行效率；缺点是需要频繁掉头，降低铣刨效率和平路机的平整效率，二次路面可能存在微小落差，整体平整度低。整体铣刨的优点是铣刨效率高，平路机平整效果好，道路整体平整；缺点是限制了卡车通行，对生产的影响较大。

4）铣刨作业方法。新旧道路接口铣刨示意图如图2。从道路接口位置下方B 点往缓冲平盘按I 向梯度递增法铣刨时，控制铣刨深度从起步0 cm 逐步按梯度1-2-3-4 增加到20 cm，利用铣刨形成1 %～2 %的坡度，减少平路机的二次作业强度，往复运行3～4 次铣刨出单侧路面宽度，按照同样的步骤单侧路面重复操作3 次，达到整体路面下降15 ～60 cm的效果。同样按Ⅱ向铣刨方向，就是按梯度递减法4-3-2-1 进行铣刨，下刀深度从20 cm 减到0 cm，最终控制铣刨15 ～60 cm 的深度。当一侧路面作业完毕调整到另一侧采用同样的作业方式，最终整条路面铣刨完毕，平路机整体刮平，压路机压实，进而更好地保证路口新旧路面接口的平顺[4]。

3.2 冬季斜坡道路面拉毛

露天矿采场道路在重型卡车反复荷载作用和北方地区冬季平均气候接近零下20 ℃的共同作用下，道路形成1 层光滑、冻实的表面，给卡车行驶带来一定的安全隐患。路面拉毛就是将道路光滑表面，利用采矿机铣刨出深度在2～5 cm 的网文或柳叶状的路面，沿路面纵向方向进行铣刨，使路面形成粗糙的表面纹理[3]。从而起到增大摩擦力的作用，提高卡车行驶的安全性，同时避免卡车轮胎空转导致的油耗增加，有效降低经济成本，保证行车安全[5]。

按照露天矿采场斜坡道的标准，采矿机在铣刨过程采用纵向作业的方法，沿道路坡顶向坡底方向作业，作业过程中速度控制在10 ～15 m/min；铣刨完的位置平路机及时将铣刨出的表层碎粒物料按照2 cm 厚的标准均匀摊开到未铣刨的路面上，提高采矿机铣刨效率的同时使整条路均能达到防滑的目的。路面拉毛铣刨示意图如图3。

图2 新旧道路接口铣刨示意图

图3 路面拉毛铣刨示意图

铣刨过程中从A 位置向B 位置采用单侧作业方法处理（W1）路面，每次铣刨宽度为3.8 m，深度控制在2 ～5 cm，为避免铣刨出的物料在平路机后续处理中部伤害到台阶坡底线，铣刨第一刀（a1）时离开台阶坡底线1.5 m 的距离，后续入刀（a2）紧贴上一刀进行，运行3 刀即可铣刨出单侧路面。

然后调整到另一侧路面（W2）进行同样的操作，从B 位置向A 位置作业，每次铣刨宽度为3.8 m，深度控制在2 ～5 cm，为避免铣刨出的物料在平路机后续处理中部伤害到卡车道路外侧安全挡墙，铣刨第一刀时离开挡墙根部1.5 m 的距离，后续入刀紧贴上一刀进行，运行3 刀即可铣刨出单侧路面。

整条道路经过6 次作业即可完成，经过平路机的整体刮平，卡车的碾压，道路表面形成粗糙的表面纹理，提高路面的摩擦效果，保证卡车的安全运行。

3.3 主运输斜坡道切换前整体铣刨

铣刨道路纵切面图及铣刨深度控制图如图4。

图4 铣刨道路纵切面图及铣刨深度控制图

1）铣刨方法。在工作中，露天采矿机可以在一个平整的场地工作，并连续地铣削地面材料，机器在铣削弯道时也是连续的，通过一层接一层地铣削完成施工[6]。铣刨过程中采用整条道路单侧铣刨的方法，从空车道路单侧入刀，第1 刀离开坡底线1 m 距离，从A 至E 运行到坡底缓冲平盘位置，接着从E至A 运行到道路坡顶位置，单侧空车道路面往返4次铣刨，空车路整体铣刨完毕，平路机进行整体平整，卡车均匀压实。同样的方法处理单侧重车道路，首次下刀离开道路外侧安全挡墙1 m 距离，运行方式和空车道铣刨方法相同。为了确保平路机在整体平整时不伤到挡墙和坡底线，所以离开到路两侧坡底线和挡墙各部1 m 距离，达到道路、坡面和挡墙的整体规范和美观。

2）深度控制。铣刨机施工前做好对机械设备的检查工作，包括各部分的固件是否紧固，润滑油是否充足，深度控制器以及传感器是否安装稳定，全车的功能部件的工作是否正常[7]。采矿机铣刨刀头、刀座、铣刨鼓皮带的磨损会随着工作量的增大和铣刨强度的变化而增加，因此在铣刨过程中每次入刀深度不能超过20 cm，铣刨机两边的操作人员应根据铣刨机工作时的机器状态和路面平整度的变化（随时观察道路实际状况）适时调整铣刨深度，以此达到最佳的铣刨效果。

3）速度控制。为增保证路面铣刨均匀和整体平整，根据路面的实际情况，包括路基软硬度、下部有无硬岩、道路坡度等控制作业中的铣刨速度，这必然要求铣刨速度要慢，结合路面实际平整度将工作速度控制在10 m/min 以内，有效保证工程质量的同时，避免机具过度磨损和机器意外损坏。

4）洒水控制。洒水的目的和作用主要有2 种，一是减少铣刨中起尘和冷却铣刨刀头；二是增加卡车整体碾压后路面的黏合度。在实际施工中，铣刨前洒水水越多起尘越少，但不能过多要保证采矿机运行平稳；铣刨后平路机平整完的洒水同样不能过度，要保证卡车压实过程的安全，因此铣刨前后的洒水控制在路面湿而不滑为宜。

5）压实控制。压实过程中为了保证路面受力均匀，利用卡车轮胎进行均匀碾压，保证每个部位均匀压实超过5 次后，再次测量路面平整度，根据测量情况选择平路机刮土平整或者卡车轮推再次碾压，从而达到整条路面平整坚实。