提高露天煤矿道路修筑与养护质量的措施探讨

2021-11-26麻立

魅力中国 2021年36期

麻立

（国家能源集团公司准能黑岱沟露天煤矿,内蒙古鄂尔多斯 010300）

前言

黑岱沟露天煤矿位于准格尔煤田中部，煤矿设计生产能力为3400万吨/a，黑岱沟露天煤矿采用综合开采工艺，上部黄土和中部岩石，采用单斗挖掘机—自卸卡车间断工艺，中部岩石采用抛掷爆破—吊斗铲倒堆工艺；下部煤层，采用单斗挖掘机—自卸卡车—坑边半移动破碎站—胶带输送机半连续工艺。由开工至现在，露天煤矿卡车轮胎非正常损伤消耗占据成本比例较大。为了减少轮胎消耗成本，应有效引入道路修筑与养护技术，提高道路质量，降低实现高效开采。

一、采场基本介绍

随着采掘工作的进行，露天煤矿运输道路移设工作更为繁琐，露天煤矿开采期间无需建设长久性的使用道路，而是可以满足临时开采需求。但道路运输期间也需要承担较大荷载，要求高水平的道路质量。

（一）采场道路分类

黑岱沟露天煤矿道路里程大约为37 千米，包括端帮路、干道里程、排土场道路、采场里程以及辅助道路等。相较一般道路，黑岱沟露天煤矿的线路坡度较大，转弯较多，曲线半径小。对此，应设计简单的道路结构，在一定服务期内保持耐磨性与坚固性。天道路包括主干线与支线，主干线指的是采场至排土场之间的运输道路，或者距离较长且车流密度较大的道路。支线指的是境界内的电铲作业区域，或者排土场各区域间较短的运输道路。

（二）运输斜坡道标准

露天煤矿斜坡道修筑时应严格遵循卡车通行标准，保证采煤平盘、剥离平盘、端帮道路及破碎站的相互连接，属于主运输道路，对施工要求较高，最大纵向坡地不得超出70%，路面宽度保持在33m，路基宽度保持在40m，主要完成采煤与剥离的运输工作。

二、采场道路修筑

（一）使用功能与分类

随着采掘面的延伸，采场道路会不断移设，生产支线与辅助线线型的标准较低，路面结构较差，仅等同于公路技术中的三、四级道路。根据所处位置与使用功能，采场道路可以被分为端帮道路、排土场道路、斜坡道、采剥平盘道路等类型。其中端帮道路将破碎站、排土场以及采剥区相连接，处于固定位置使用寿命较长，在修筑时应采用一级露天矿山道路标准。斜坡道坡度较大，位置并不固定，主要指的是连接上下采剥平盘的道路，在采剥平台上临时修筑，但由于位于电铲附近，路面存在较多碎石，以致维护强度最大。

（二）道路技术要求

采场道路施工流程比较简单，但也必须遵循既定的技术标准与设计要求。在施工前，工作人员应做好测量放线工作，根据设计要求确定道路的起点与终点，保证坡度不超过8%，且在采掘台阶处应留出一定的碎落台宽度，避免出现塌方问题，保证设备的安全运行。路基施工时不但应考虑路面的宽度，还应合理设计碎落台与挡墙的宽度，挡墙一般在道路临空一侧或者分割采区中，以确保车辆的安全运行。高度在1.6-2.1m，顶部宽度不小于1.0m，边坡坡度保持天然休止角，对于特殊的危险地段，可以在道路中间设置隔离挡墙，降低车辆运行安全性。同时，为了保证形成舒适性与安全性，还应在道路设置合理的纵曲线，通过路拱尽快将路面积水排出。在低级路面中，横坡应保持在2.5%-3.5%。对于矿山道路应保持尽量打的圆曲线半径，当存在地形及其他因素影响时，不能小于25m。在平坡与下坡的长直线尽头处，不能采用小半径的圆曲线，当曲线半径小于15m 时，应适当在圆曲线半径上增加超高，并在道路内侧设置加宽。当车速限制在15km/h 及以下时，无需设置加宽与超高。在确定超高横坡度时，曲线半径应保持在2%-6%，加宽宽度保持在0.3-4.3m。当矿区道路采用较大纵坡时，应适当增加坡长度，并在不大于最大坡长度的区域设置缓和路段，整体坡度不大于3%，长度不超过80m，尤其地形困难时不得超过60m。纵坡坡度与最大坡长保持一定比例关系，当纵坡坡度＞5%～6%时，最大坡长为600m；当纵坡坡度＞6%～7%时，最大坡长为400m；当纵坡坡度＞7%～8%时，最大坡长为250m。当平曲线存在超高时，超高横坡与纵坡的最大合成坡度不得大于8%。在道路修筑过程中，还应注重排水施工，统一考虑采场道路排水与采区防洪工作，采场道路具备临时特点，养护方法与一般公路不同，应采用路面排水方法。当路面存在较多坡面水汇集时，还应将挡土墙与截水沟设置于坡面上方。除此之外，路面排水长度不得超过500m，若超出500m 时，应将出水口设置在路基外。在选择填筑道路材料时应尽量选择透水性能好且沉降小的材料，一般就近或就地取材，利用粗砂作为磨耗层，以满足平整度要求。

（三）施工方法

开采期间，若需要在采剥台阶剥离修筑时，挖方厚度超过6m 时，应综合采用大型挖掘机与自卸汽车，边采掘边修筑，当厚度小于6m 时，应利用大功率推土机。且根据不同的地质情况，施工人员也应采用不同的修筑方式，当修筑道路位于砂岩或其他稳定性与强度较高的岩层时，应利用现有剥离作为路面基层。若施工中遇到湿陷性黄土或强风化泥岩等土质时，这些土质的承载力较低，较易发生翻浆问题，施工时应在地基铺设透水性良好的砂岩剥离物。厚度应大于1.5-2.5m。新建道路磨耗层，应选择采场中的粗砂或砂砾进行施工，最大粒径不得超出20cm，厚度保持在5-10cm，利用自卸汽车配合推土机摊平，并使用压路机碾压成型。

三、道路养护措施

道路养护时应结合“养中间、平两头”的基本原则，注重中间路段的一次成型，两端移动道路应采用前期工程管控方法进行养护。

（一）养中间路段

道路使用期间应增加养护频率，保证路面的平整度与光滑度，包括清理碎石、洒水降尘以及二次铺设磨耗层等。

（二）道路日常养护

平路机应做好道路碎石与掉块的清理工作，加强巡视力度。若道路较多，采场面积较大时，应严格采用分区巡视机制，在制定道路上分配平路机，将碎石刮靠到挡墙底部，做好路面的清洁工作，避免碎石与大车轮胎受到剐蹭。同时，还应做好道路路基与路面的修筑工作，采用基层与面层的双层，原岩地段采用双层路面结构，利用80～120 mm、20～80 mm 粒径的碎石铺设，并利用三层路面结构修筑风化地段。除此之外，还应做好支线路基与路面的养护工作，采用路基上仅铺设一层的单面路面结构，铺设粒径20～80 mm 的路料。

（三）主干线、支线养护

工作人员应利用路料填平道路并压平，排出积水恢复道路原有平整度。当道路耐磨层破坏较小时，应采用填压方式，增加路料，并保证加工质量，在调整路料破碎级别的基础上，保证路料的合格性。除此之外，还应做好渗水路面的处理工作，强化排水力度，垂直道路行驶路线开设排水沟。

（四）加大道路清理力度

工作人员应及时做好道路的清理工作，及时清除路面的掉块，跟进电铲作业面，保证路面的清洁度，避免轮胎发生意外刺破问题。同时，还应及时清理山顶主要运输道路两侧的岩石，通畅排水沟，增加路面宽度，避免路边大块损害轮胎。

（五）铺设磨耗砂石

完成磨耗层的铺设工作后，道路会受到水流冲刷与大车碾压的影响，此时应延长补铺磨耗层，增加砂粒之间、路基与砂粒之间的凝聚力，避免受到外力的干扰。之后根据生产进度区设置重点与非重点工程区域，工期较短时应尽快恢复，工期较长时应采用蒸发与自然晾晒方式，直至道路可以通车后在进行作业。

（六）加大平路机养护力度

平路机应做好巡视工作，及时清除路面杂物，恢复磨耗层，避免扎破轮胎。同时，还应做好土挡墙的维护工作，及时补刮破损的路面，间隔7-10天完成采场道路的维护工作，利用平路机推刮粗砂，之后及时洒水，碾压成型。上磨耗层应预留养护用量，预后及时刮回路面，保护面层。

（七）道路“平两头”养护

调查统计发现，移动线属于卡车轮胎较常发生损坏的位置，由作业设备较多、采掘不到位以及平整路面不及时引起。对此，工作人员应适当优化松动爆破炸药单耗，增加履带机数量，保证采掘工程质量，以有效提高移动道路的平整度。

四、露天煤矿道路修筑与养护后效果

（一）道路修筑与养护对成本效益的影响

首先是对轮胎的影响，煤矿路面曲线超高不合理、存在尖装岩石、凹凸不平以及翻浆等均会划伤轮胎，出现热剥离等损害问题。受各种因素的影响，某煤矿中未达到使用寿命提前报废的轮胎数量达240 多条，造成约30万的费用损失，直接影响着运输成本。其次是对燃油消耗的影响，煤矿路面起伏不平、道路翻浆以及坡度大等均会增加车辆等待与停车次数，增大行车阻力，无法达到标准的车辆运行速度，增大耗油量，提高了运输成本。最后是对维修、保养费用的影响，矿山运输道路质量较差，存在凹凸不平问题，或者没有及时洒水等均会过早损坏配件，且无法缓解道路灰尘的负面影响，导致发动机滤芯阻塞，增大摩擦力。同时，煤矿道路质量也会影响电器配件与液压系统的使用寿命，若无法达到标准，则会降低道路的使用寿命，增加车辆的维修与保养费用。

（二）煤矿道路修筑与养护改进后效果

1.道路质量

对露天煤矿道路采用修筑与养护措施，修路材料为剥离物料，采煤机对其均匀破碎，并利用大型卡车进行碾压，保证道路保持一致的沉降速度，避免出现坑洼不平现象。且采煤机破碎岩石后，尖石也不会划伤轮胎，延长了轮胎的使用寿命，降低了维修成本。

2.经济效果分析

露天煤矿道路修筑费用与矿用卡车运营成本保持反比例关系，增加矿山道路的修筑成本，则会降低卡车的运行费用。在露天煤矿开采总成本中，运输成本占比较大，其大部分为汽车维修费用、轮胎费用以及燃料费用等。通过加大修筑与养护力度，提高矿山道路施工质量，可以缩小运输成本的开支。比如平整道路可以减少车辆的运输时间，降低燃油量，并提高载重量。比如某露天煤矿卡车单耗得到明显降低，卡车轮胎使用寿命则达到了4000h，最高使用寿命达到了6000h，轮胎意外情况的发生几率得到明显降低。由此看出，改进提高道路水平，可以节约成本，增加经济效益。除此之外，目前露天煤矿道路施工已经采用机械化操作，综合使用平路机与大型振动压路机，保证了适宜的排水坡度与路面平整度，保证了压路效果，在提高承载力的基础上，降低道路维修与汽车运输费用，提高经济效益。

自采用新型修筑与养护方法后，轮胎磨损问题得到很大改善，降低了悬缸的损坏度与卡车的故障率。受冬季严寒、夏季降雨等因素的影响，露天煤矿卡车油耗较大，而加大道路修筑与养护力度后，卡车每立方米每公里耗油明显降低，道路质量的提升，明显降低了油耗量。路面积水会严重损坏路面，尤其道路养护难度最大的季节为雨季，排除道路下层结构中积水属于路面排水的关键工作，由此在修筑与养护期间可以使用专门的非粘结性防水剂，将砾石路面改变为坚固的路面，在提高道路养护平整度的基础上，避免打滑，降低汽车运输、轮胎损耗、料石消耗以及道路扬尘治理等费用。养护期间，工作人员在翻松的路面上，利用洒水车将防水剂以水溶液形式洒在路面上，充分混合溶液与路基材料，保证150mm 的浸入厚度，使土壤处于疏水状态，避免扬尘，增强路基的抵抗力。