伊敏露天礦道路質(zhì)量提升的措施

舒應秋，潘 博

（華能伊敏煤電有限責任公司 露天礦，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾，021134）

隨著露天開采的需要和裝備技術的發(fā)展，單斗-卡車工藝以其作業(yè)機動靈活、適應性強、基建速度快等優(yōu)點被廣泛應用于露天礦土方剝離，國內(nèi)幾乎所有露天煤礦均采用此工藝。根據(jù)單斗-卡車工藝特點，礦山運輸環(huán)節(jié)對煤礦開采成本影響較大，主要體現(xiàn)在燃油消耗、設備更新方面。程健[1]從協(xié)同運輸、壓縮運輸車輛周轉(zhuǎn)時間、提高道路質(zhì)量等方面介紹了露天礦運輸成本控制的方法；劉建國[2]分析了礦山道路損壞機理以及提高道路質(zhì)量的途徑，來闡述礦山運輸?shù)缆焚|(zhì)量對運輸成本的影響；佘長超[3]結(jié)合勝利露天礦的巖性特點，闡述了高質(zhì)量運輸?shù)缆穼ㄜ囘\行效率和降低生產(chǎn)成本之間的輔成關系；蘇海云[4]也從礦山道路質(zhì)量標準化建設方面分析了道路質(zhì)量與卡車運輸效率和成本之間的關系。不同礦山具有不同的水文地質(zhì)情況，從地理分布情況來看，內(nèi)蒙古中、東部錫林郭勒盟、呼倫貝爾盟等地區(qū)露天煤礦地處草原腹地，多為富水、軟巖露天礦，道路質(zhì)量普遍較差，對礦巖運輸產(chǎn)生不利影響。為此針對伊敏露天礦的具體巖性特點和生產(chǎn)實際，研究提升現(xiàn)場運輸?shù)缆焚|(zhì)量具有重要意義。

1 伊敏露天礦概況

伊敏礦區(qū)位于大興安嶺西坡，伊敏河中下游西側(cè)，中溫帶半干旱大陸性季風氣候，冬季寒冷漫長，夏季溫涼短促，春秋兩季氣溫變化急促，且春溫高于秋溫，秋雨多于春雨，無霜期短。伊敏露天礦第三系地層分布于勘探區(qū)內(nèi)呈條帶狀分布（原稱礫巖沖刷帶），主要由灰白～灰褐色礫巖，含礫粗砂巖、灰黃色泥巖夾灰白色砂礫巖、細砂巖，黃、灰、灰褐、紅褐色泥巖（含白色礫石）組成[5]。第四系地層全區(qū)發(fā)育，由灰色礫石，黃色黏土、亞黏土、砂土和黑色腐植土等組成，厚度18.60～93.50 m，平均51.90 m，屬典型軟巖露天礦。

伊敏露天礦道路質(zhì)量受降雨降雪影響較大，夏季多雨，降雨對道路條件破壞較大，雨水浸泡、沖刷、滲入等，造成雨后恢復道路運輸困難。目前，針對季節(jié)性道路質(zhì)量提升有相對簡單的處理方法。冬季降雪后恢復道路須利用前裝機等工程機械將積雪清出擋車墻外，積雪太厚的攢堆裝走，避免次年冰雪消融季節(jié)形成道路融雪翻漿，減少翌年4—5 月道路翻漿期修整工程量。根據(jù)實際經(jīng)驗，夏季為了減少降雨對道路質(zhì)量的影響，路面要形成“中間起鼓”的道型，雨后及時排放低洼處積水，避免積水浸泡、下滲降低道路質(zhì)量；冬季冰霜期，為了保證行車安全，道路必須“削鼓找平”，防止車輛側(cè)滑。礦巖運輸環(huán)節(jié)是生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一，貫穿在全年的生產(chǎn)過程中，也是影響礦山生產(chǎn)成本的主要環(huán)節(jié)，研究礦山道路質(zhì)量的提升的措施對軟巖露天礦的意義重大。

2 路面結(jié)構

礦山道路多是隨著礦巖開拓延伸自然揭露形成，具有反復修建的靈活性，并可以根據(jù)礦山開拓需要而實時移設的時效性[6]。礦山道路形成后，路面結(jié)構與廣義上的公路結(jié)構一樣，可以分為面層、基層和底基層。采區(qū)移動線路置換較為頻繁，在道路形成之初，道路質(zhì)量由所揭露礦巖性質(zhì)決定，后期經(jīng)受礦用卡車荷載作用后，通過不同方式進行修整，提升道路了質(zhì)量。

1）面層。面層位于整個路面結(jié)構的最上層，直接承受行車荷載的垂直李、水平力以及車身后所產(chǎn)生的真空吸力的反復作用，同時受到降雨、灑水降塵和氣溫變化的不利影響較大。是最直接地反映路面使用性能的層次。因此，面層應具有較高的結(jié)構強度、剛度和高低溫穩(wěn)定性，并且耐磨、不透水，其表面還應具有良好的抗滑性和平整度[7]。

2）基層?；鶎游挥诿鎸又拢谆鶎又??；鶎又饕惺苊鎸觽鬟f的車輪垂直力的作用，并擴散到底基層。基層還可能受到面層滲水及地下水的侵蝕[8]。所以要選擇強度較高、剛度較大，并有足夠水穩(wěn)性的物料。

3）底基層。底基層也叫墊層，并非所有的路面結(jié)構中都需要設置墊層，只有在底基處于不良狀態(tài)，如潮濕地帶、濕軟土基、凍脹土基等才設置墊層，以排除路面、路基中滯留的自由水，確保路面結(jié)構處于干燥狀態(tài)。墊層主要起隔水（地下水、毛細水）、排水（滲入水）、隔溫（防凍脹、翻漿）作用，并傳遞和擴散由基層傳來的荷載應力，從而保證路基在容許應力范圍內(nèi)[8]。

3 路面弱層形式及處置措施

伊敏露天礦山道路隨著礦山開拓延伸和采掘推進而不斷揭露自然形成，主要有運輸主干線、半干線和采場移動線。路面寬度分別是28、25、23 m[9]。伊敏露天礦是典型的高寒地區(qū)軟巖露天礦，礦巖物料承載力不足，對道路質(zhì)量有嚴重影響。在道路形成后，根據(jù)道路弱層（弱面）形式不同，采取不同的修整措施，達到提升道路質(zhì)量的目的。

結(jié)合現(xiàn)場實際情況，伊敏露天礦主要存在3 種路面弱層形式，即面層弱層、基層弱層和底基層弱層。3 種弱層形式如圖1。

圖1 3 種弱層形式

3.1 路面弱層處置措施如下

1）面層處理。伊敏露天礦采區(qū)上部剝離臺階平盤物料以砂巖為主，在采掘推進后自然揭露形成的平盤道路，屬于典型的面層弱層，松軟且承載力低，道路通行能力和運輸效率低[10]。針對此類弱層形式，主要是因地制宜、就地取材，以礦區(qū)范圍內(nèi)強度較大的泥巖覆蓋作為面層，再由工程機械設備配合道路平整度處理，并控制道路灑水程度進行養(yǎng)護，達到提升面層承載作用，提高車輛通行穩(wěn)定性和運輸效率的目的。

2）基層處理。軟巖路面基層存在弱面或弱層，主要呈現(xiàn)在采區(qū)剝離中部平盤、端幫運輸通道等位置，由于采區(qū)上部砂巖滲水，中部泥巖層存在裂隙水[11]，道路的選擇首先要避開涌水區(qū)域，如無法避開則必須開挖排水溝、埋設過道水管引水集中處理。在后期道路的維護過程中，對局部存在弱面處，須采取“深摳槽、高墊料”的措施，必要時可以墊碎石料及時處理，確保道路運輸質(zhì)量，但是作為采場移動線路，還要考慮二次剝離量的不利影響，減少需方量。而端幫運輸通道或排土場道路上因不涉及二次剝離，適宜長距離進行深摳、墊料、平整、壓實，保證道路質(zhì)量。

3）底基層處理。對于軟巖露天礦而言，道路條件差多是因為底基層松軟，導致承載力下降[12]。伊敏露天礦現(xiàn)場運輸?shù)缆?0%以上路段屬于底基層松軟，而導致道路局部存在坑洼，車輛運輸效率降低，對車輛完好率及生產(chǎn)效率影響較大。伊敏露天礦每年外購9～10 萬t 碎石料用于現(xiàn)場松軟道路質(zhì)量提升。針對底基層松軟的道路，采煤平盤移動線路暫未形成立竿見影的質(zhì)量提升措施，根據(jù)實際情況采取有針對性的辦法達到逐步改進的效果。采煤平盤移動線路是典型的底基層松軟道路，因煤炭致密性不足，承載力差[13]，且伊敏露天礦煤層含水量較大，更加劇了煤平盤運輸?shù)缆焚|(zhì)量的下降，在局部道路質(zhì)量太差的路段，道路服務期限在2 個月以上的采區(qū)在每煤道面層墊泥巖的應急措施，以提升采煤平盤運輸?shù)缆焚|(zhì)量。要提高剝離平盤底基層松軟道路質(zhì)量。具體為：①修建平行車道達到運輸車輛分流的目的，減輕車輛集中對道路的損壞程度，利用工程機械加大道路日常維護；②盡可能延長道路服務時限，在采掘范圍外選取合適地點修建道路，采取特殊措施，深摳槽、高墊料，在道路上墊泥巖層或者碎石料，夯實面層承載力，提升道路運輸質(zhì)量。剝離平盤受降雨滲水浸泡的影響，底基層松軟更加明顯，春季開化道路翻漿期及夏天雨季期，運輸?shù)缆焚|(zhì)量急劇下降的路段，也需要利用工程機械設備采取深挖高墊的方法，更換底基層物料，達到長效提升道路質(zhì)量的目的。

4 結(jié)語

對于軟巖露天礦，如伊敏露天礦、勝利露天礦、元寶山露天礦、寶日希勒露天礦等，受水文地質(zhì)影響，礦巖松軟，加上雨雪天氣對道路的沖刷、浸泡等，使得道路保持良好的運輸條件較為困難。然而，露天礦運輸?shù)缆焚|(zhì)量的保持和提升是降低運輸成本的關鍵所在，必須加大工程機械投入，增加道路維護力量，因地制宜，就地取材，盡最大努力提升道路質(zhì)量。另外，還要從管理上加大技術力量投入，在采掘推進過程中的運輸系統(tǒng)衍化、移動線路的設置和物料選擇上注重優(yōu)化統(tǒng)籌，延長道路服務周期；要建立專業(yè)的道路修建和養(yǎng)護隊伍，保證足夠的道路修建工程機械設備，加強道路日常維護；同時要努力提升卡車司機操作水平，建立良好的獎懲機制，嚴格執(zhí)行露天煤礦安全生產(chǎn)標準化相關規(guī)定，強化“以路養(yǎng)車、養(yǎng)車降耗”的理念。長遠來看，露天開采無人化、智能化將是未來發(fā)展趨勢，遠程操控和無人駕駛、架空線輔助運輸?shù)榷紝⒃诼短扉_采技術中被逐漸應用，但是，這都離不開露天開采最基礎也是最重要的礦巖運輸環(huán)節(jié)，甚至對運輸?shù)缆窏l件的要求更高更嚴格，因此，積極采取措施保證和提升露天礦道路質(zhì)量有著重要意義。