浅谈浆土路修筑技术在大型露天矿山的应用前景

程志平，郑建新

（江西铜业股份有限公司德兴铜矿，江西 德兴 334224）

1 引言

德兴铜矿是亚洲最大的露天铜矿山，具有丰富的矿产资源。该矿正在开采的采区由铜厂采区和富家坞采区组成，并拥有一系列配套的大型穿、爆、铲、运及工程机械设备。其中，载重量为185t和220t电动轮汽车共五十多台。在现有条件下，虽然对采区运输道路的设计、施工和验收工作进行了管理，但由于采区运输道路距离长达30km有余，导致矿山运输道路依然存在松散、坑槽、车辙、翻浆、沉陷、露骨和波浪等问题。特别是：（1）在雨季时（一般每年3～7月），采区降雨量大、持续时间长，极易导致路基较软路段翻浆严重，涉水路段形成沟壑，对道路形态造成损坏，给道路维护工作带来很大困难，增加了运输成本及道路维护成本。（2）在旱季时，由于采区是凹陷开采，工作环境较恶劣，采区道路尘土飞扬，行车视野能见度低，需要频繁洒水降尘，这既影响生产效率，又增加了道路防尘成本。

目前，国内外对大型露天矿山开采道路修筑工艺开展了诸多研究，如生物基固尘剂在道路修筑上的应用研究、生物酶固化剂在露天矿山运输道路筑路工艺研究等。加拿大Syncrude公司自2009年使用路易酶EarthZyme修建了第一条运矿道路，至今共修筑了500万m3的路易酶道路，道路平均滚动阻力从7%降低到2%，油耗降低了60%～80%，运输效率提高了1倍［1］。孟子龙［2］研究了生物酶固化技术在道路路基的应用；李贞［3］通过室内试验检测路基强度，利用数值模拟软件仿真分析路基的变形特征，证明了生物酶固化技术的可行性。曹林琳等［4］应用新型筑路材料—泰然酶修建了试验路，通过室内试验和现场试验，验证了泰然酶固化土技术具有无污染、施工简便、固化强度高和水稳性好等优点。罗晓光等［5］通过修筑生物酶试验路对生物酶固化土在公路底基层中的应用进行研究，生物酶固化道路在生物酶固化层的弯沉、压实度、CBR、回弹模量等值均满足设计要求，为生物酶土壤固化技术在高等级公路的应用提供了重要的研究基础。马千里等［6］阐述了FRT生物酶筑路材料的作用机理，并成功应用于胜利露天煤矿，实践结果表明FRT道路具有强度高、成本低、节能环保等优点。

通过分析研究国内外对大型露天矿山开采道路修筑工艺，并结合德兴铜矿矿山运输道路现状，探索出一种适合德兴铜矿矿山道路修筑的新型工艺，达到提升道路强度、增加降尘抑尘效果、减小轮胎磨耗、降低道路养护成本的目的。

2 浆土路修筑工艺

浆土路是指在砂石、黏土中加入合适配比的土路浆产品修筑的道路，是一种新型的道路固化技术。土路浆产品包含路易酶、路邦胶和路王浆，如图1所示。路易酶属于国际上先进的生物酶类土壤稳固剂，路易酶能够使CBR土壤承载比提高51%以上［8］；路邦胶是高聚物阻尘筑路胶，聚合物颗粒紧密地结合在一起形成了连续膜，有极强的粘结和抑尘效果；路王浆是多聚糖型绿色筑路新材料，可以使松散的土壤微粒聚合并固结硬化，从而减少路面的扬尘。

使用土路浆修建矿山重载道路，总体上有以下6大优势：

图1 土路浆产品

（1）造价成本优势。浆土路直接使用黏土、砂石添加土路浆施工修路，黏土在大部分地区可以实现就地取材变废为宝，相对于混凝土路、沥青路有很好的成本优势；

（2）绿色环保优势。土路浆中的路易酶、路王浆是植物提取物，路邦胶是可降解的高分子聚合物；

（3）重载优势。土路浆修路的基本原理是增加了泥土的可压缩性［6-7］，修建好的浆土路可以承载400～500t重卡正常生产通行；

（4）施工快速优势。浆土路可实现当天施工完成当天通车，一套机械设备每天可完成4000～6000m2工程量；

（5）道路使用寿命优势。浆土路的原理是越压越结实［8］，车越多效果越好。浆土路使用寿命至少3～5 年，稍加维护，使用寿命在10 年以上；

（6）后期维护优势。浆土路平时不需要维护，如果道路表面出现破损，只需要经过简单的修复，即可恢复正常使用。

3 浆土路应用的实例

北衙金矿是大型露天开采金属矿山，晴天道路尘土飞扬，阻挡行车视线，粉尘污染严重；雨天道路泥泞、湿滑，导致运输卡车陷车，道路运输过程中存在严重安全隐患。为了解决运矿道路对矿山生产带来的困扰，北衙金矿引进加拿大浆土路筑路技术，浆土路试验道路施工路段是矿山东部运矿道路，道路情况如图2所示。施工的试验路段净宽为10～13m，道路长度为870m，总面积9000m2，路面铺设层约25cm。

浆土路试验道路修建竣工通车后，道路情况如图3所示，在安全、生产、成本上都有很大的改善。在安全上，修建完成通车后雨天不易打滑和陷车，晴天不易扬尘，洒水频次降为原来的1/3，为安全生产提供了保障；在生产上，减少了道路修筑对运输生产作业的影响，提高了矿山生产效率；在成本上，路料消耗和道路养护作业大幅度减少，降低了矿用卡车轮胎磨耗、柴油消耗和设备损耗。

图3 北衙金矿东部浆土路和浆土路路面

胜利露天煤矿是大型露天开采煤矿山，运输道路的路基基本是泥岩、泥灰岩等黏性较高的土壤，雨季路面松软、泥泞、膨胀，运输车辆通行受阻，影响矿山正常生产运行；旱季道路尘土飞扬，只能通过频繁的洒水达到降尘的目的。道路在使用中存在寿命短、成本高、效率低等问题，这一直因扰着矿区的生产和经营［9］。

胜利露天煤矿自2014年引进FRT生物酶筑路技术，采用低成本、高效率的快速筑路FRT路易酶材料，为矿山运输道路通行难题的解决带来了希望。FRT生物酶道路自2014年7月动工以来，道路修筑长度达到了10km，道路路面宽度为30m。FRT生物酶道路运行8年以来，取得了重大的突破性效果，路面平整度、道路强度明显提高，车辆运行平稳，卡车油耗下降了17.4%，路面扬尘减少了60%以上，设备故障率也大大降低，FRT生物酶道路运行结果如图4所示。

图4 胜利露天煤矿浆土路和浆土路路面

4 浆土路在德兴铜矿应用的可行性分析

从采区运输道路参数、运输设备运行参数、浆土路黏土属性等三方面对比北衙金矿（见表1），对浆土路在德兴铜矿应用的可行性进行分析。

相比之下，德兴铜矿运输道路更宽、横向坡度更小、拐弯半径更大，具有更好的修路基础；运输设备总重远大于北衙金矿。根据浆土路越压越实的属性，德兴铜矿设计浆土路可能具有更好的运行效果。虽然北衙金矿的黏土属性高于德兴铜矿，但德兴铜矿的黏土塑性指数和泥带法长度都达到了中等黏土的水平，配合0.5～2cm连续级配的砂石可以很好满足浆土路修筑要求。综上所述，浆土路在德兴铜矿的应用具有可行性。

5 浆土路在德兴铜矿的应用效果

北衙金矿浆土路试验道路雨天不打滑、不陷车，晴天通车几乎无扬尘，洒水次数降为原来的1/3，可以大幅度减少路料消耗和道路养护作业，大幅度降低道路维护成本；既能降低电动轮轮胎磨耗，又能降低柴油消耗；既可以减少道路占用率，又可以提高矿山生产效率。

胜利露天煤矿FRT生物酶道路可显著改善矿山道路的路面平整度，使车辆行驶更平稳，路面强度、密实度等得到显著改善，路面不易翻浆，也无明显车辙，露天矿扬尘可减少60%以上，有效降低了燃油消耗、轮胎磨损以及设备故障率。

表1 德兴铜矿与北衙金矿道路参数、运输设备以及黏土属性对比

通过类比分析北衙金矿浆土路试验道路和胜利露天煤矿FRT生物酶道路的运行效益，同为大型露天矿山的德兴铜矿，在实施浆土路修筑技术后，其路面强度明显提高，道路路面平整度由87.5%提高到90%以上；采区道路洒水降尘次数由4次/d降为2次/d，降低一半的洒水用量和电动轮洒水车使用成本，大大降低道路养护工作量。浆土路的运用还可以大幅度降低电动轮轮胎的磨耗，并避免轮胎刺破，将电动轮轮胎的成本降低40%以上。由此可见，浆土路修筑技术在德兴铜矿有广阔的应用前景。

6 结论

（1）浆土路是一种新型路面筑路技术，在重载道路领域已经得到广泛应用。

（2）浆土路的应用在安全生产以及成本管控上具有显著成效。在安全上，实现了雨季不易打滑和陷车，晴天不易扬尘；在生产上，减少了道路修筑对运输生产作业的影响，提高了矿山生产效率；在成本上，大幅度降低了道路养护成本，降低了矿用卡车轮胎磨耗、柴油消耗和设备损耗。（3）对比分析北衙金矿浆土路试验道路和胜利露天煤矿FRT生物酶道路的应用与效益，浆土路修筑技术在德兴铜矿有广阔的应用前景。