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摘要：礦山運輸道路施工質量是制約露天礦山運輸成本的關鍵因素。針對四川廣元五栗子石灰巖礦道路揚塵大，道路維修施工難度大，礦車運輸效率低和礦山運輸成本高等問題，采用水穩層施工技術對運礦道路進行改造施工。結果表明：水穩層施工技術能大幅度提高運礦道路整體性能，減少道路揚塵，降低礦車維修率、柴油消耗及運礦道路維護成本，增加礦車駕駛舒適度，提升礦車運輸效率，降低礦山運輸成本，為企業帶來顯著的經濟效益和安全環保效益。
關鍵詞：水穩層；露天礦山；運輸道路；運輸成本；運輸效率
礦石運輸是露天礦山開采主要工序之一。在礦山開采過程中，礦石運輸的成本約占礦山開采總成本的50%以上，其中，礦車輪胎消耗和柴油消耗約占露天礦山運輸成本的50%~60%[1-2]，而運輸道路質量則是制約礦車輪胎消耗和柴油消耗的關鍵因素；同時，運輸道路質量還將影響礦車駕駛舒適度和安全性，并在一定程度上決定了道路揚塵大小[3-5]。因此，提高露天礦山運礦道路質量對于提升礦山運輸效率、降低礦石運輸成本和安全環保管理具有重要的意義。以四川省廣元五栗子石灰巖礦運礦道路為例，在分析礦山運礦道路現狀以及道路質量對礦車運輸、安全環保、道路維護影響的基礎上，采用水穩層施工技術對礦山現狀道路進行改造施工，從而進一步規范礦山道路修筑工藝，提升運輸道路運輸效率，降低礦山運輸成本。
1五栗子石灰巖礦運礦道路現狀
四川廣元五栗子石灰巖礦運礦道路按照露天礦山三級道路標準設計，泥結碎石路面，雙車道，路面寬10m，路基寬14m，道路平均縱坡不大于6.5%，最小轉彎半徑15m，面層厚0.3m，運礦道路全長約7km，垂直高差320m，道路養護面積10.5萬m2，道路承載的通行能力超過550萬t/a，道路服務年限已達10年，日常養護方法采用修補路面坑槽、清掃路面散料淤泥、保持路面的平整。受特有復雜的礦山地質地形影響，五栗子石灰巖礦運礦道路采用爆破路基原巖修筑，即按照運輸道路坡度設計要求對道路超高部分采用穿孔爆破和鏟挖方式施工，部分泥質路段進行碎石換填；路面結構類型簡單，因此礦山道路具有坡度大、彎道多、路線變化快、垂直高差大等特點，導致出現礦車運輸效率低、安全環保管理風險大、道路維護難等問題。五栗子石灰巖礦運輸道路主要存在以下問題：1）道路質量差，易損壞，維修率高。五栗子石灰巖礦因運礦道路質量差，運輸量大，維修率高，平均每周1小修，每半月1大修，尤其是大雨過后路況嚴重下降，道路維修成本居高不下。2）車輛損壞率高。由于道路質量差，容易造成礦車大梁、傳動軸、半軸等關鍵部件開裂，還會造成礦車輪胎磨損，進而對車輛造成較大損傷，設備故障率升高，安全隱患大。3）運輸效率低。較差的路面會增加礦車行駛阻力[6]，并導致地面附著系數下降，降低道路運輸效率，增加柴油消耗。4）工作條件惡化，運輸風險增加。不良的道路質量會導致車輛行駛速度降低，車轍、溝坑妨礙車輛操作，泥濘、坑洼路面降低了車輛通行能力和制動效果，增加礦車行駛安全隱患。5）道路揚塵治理難，環保管理風險大。因礦車與道路碾壓產生大量粉塵，且道路不具備清掃條件，從而揚塵難以控制。
2水穩層施工技術原理
水穩層是水泥穩定碎石層的簡稱，即采用水泥固結級配碎石，通過壓實，養護完成，也稱為水泥穩定碎石層[7-8]。其作用原理為選取骨料作為級配碎石，在骨料空隙填充水泥和砂漿，根據嵌擠原理實施攤鋪、壓實作業，其壓實度與密實度相近，碎石之間的嵌擠鎖結原理為強度增加的依據。水穩層道路具有較高強度，并且強度隨齡期而增加很快結成板體，因而具有具有良好的板體性、較高的強度、抗滲度和抗凍性。水穩水泥用量一般為混合料1%~3%，砂為混合料4%~8%，7d的抗壓強度可達1.5~4.0MPa[9-10]。水穩成活后遇雨不泥濘，表面堅實，是高級路面的理想基層材料。
3水穩層施工技術工藝
3.1路基原巖穿爆開挖
按照運礦道路大修整體方案，采用DM50潛孔鉆機將路面整體穿孔爆破3m，上部采用PC400反鏟開挖，開挖高度為0.5m，下部采用RS6260型壓路機壓實平整，形成道路基層；該道路基層作用為將原道路純剛性巖層路基轉化為半剛半彈性路基[11]；同時對需要調整道路坡度和路形的局部地段，適當調整穿爆高度并進行開挖壓實。路面穿爆參數如下：1）炮孔孔徑。運礦道路穿孔設備采用液壓潛孔鉆機，型號為DM50，鉆孔孔徑D=準140mm，鉆孔類型為垂直孔。2）炮孔孔深。據爆破設計資料[12]，炮孔深度L=3.0m。L=H+h式中：L為炮孔深度，m；H為臺階高度，H=3m，h為鉆孔超深。h可由經驗公式進行選取，即h=（0.10~0.14）H，此處只做路基爆破處理不開挖，故h=0m。3）炮孔最小抵抗線。最小抵抗線W為：W=（0.24~0.65）L4）炮孔孔距。根據經驗數據，炮孔孔距a為：a=（0.35~0.75）L5）炮孔排距。炮孔排距的取值采取比最小抵抗線小原則，此處爆破屬于壓渣爆破，可適當增大排距。因此，炮孔排距b為：b=（0.75~0.85）W6）單孔藥量。由經驗數據，單孔藥量Q=9kg。Q=q×a×b×L式中：q為爆破炸藥單耗，q=0.767kg/m3，爆破效果最佳；a為炮孔孔距，a=2.3m；b為炮孔排距，b=1.7m；L為炮孔深度，L=3.0m。7）每孔采用連續裝藥結構，電子雷管起爆系統，微差爆破；一次爆破方量的多少根據生產實際情況排定，生產緊張可一次性少量爆破，遇見生產檢修可以增加一次性爆破方量，加快運礦道路大修進度。
3.2水穩施工工藝
1）道路基層墊層修墊。直接選用經破碎機破碎后的石灰石物料（粒徑0~90mm）在道路基層上進行修墊，高度為300mm，隨后采用RS6260型壓路機充分碾壓并進一步平整路面；該墊層形成1道分層式路面結構，用于緩沖、平衡上部壓力及層狀排水面；因公司主業為水泥制造，修墊所需石灰石物料為公司礦山自主生產的礦石成品，可直接運輸使用。2）水穩濕基物料混合。經多次試驗，水泥、石粉、成品骨料按照1∶6∶13比例進行混合，為最佳使用混合比例，它們經混合并充分淋水攪拌均勻后直接使用；水穩物料分別采用PO42.5水泥、石粉粒徑0~0.075mm、成品骨料10~20mm。3）水穩濕基物料攤鋪及養護。將水穩濕基物料攤鋪至墊層層面，厚度為200mm，平整壓實。先采用CAT988型裝載機進行初步攤鋪，再使用G9220型平地機調整，RS6260型壓路機碾壓，進過多次碾壓、平整達到所需路面要求，4~5d后即可投入使用。其作用是利用水泥形成板體，達到硬化、防水和一定的降塵效果。3層路面結構將原道路單點受力轉化成3層板體整體受力以及分層排水，同時整體道路具備一定彈性和壓力分散效果，在達到硬化效果的同時提高道路使用壽命?；谒€層施工工藝的運礦道路路面結構如圖1。
4水穩層施工技術應用效果
采用水穩層施工技術工藝后形成的運礦道路，路面平整度高，整體性能好，較原路面主要有以下幾個方面的顯著優勢：①道路硬化效果較好，道路路面平整干凈，運輸效率明顯提升，礦車駕駛舒適度增加；②道路抗雨水沖刷效果較好，暴雨過后幾乎對路面沒有損傷，同時道路淤泥大大降低；③具有一定降塵效果，降塵效果主要體現因道路不起泥，只是表面磨損產生的揚塵物；④路面清理簡單，日常采用G9220型平地機進行輕微清理路面揚塵物即可。通過歷時1年的運礦道路升級改造工作，四川廣元五栗子石灰巖礦運輸工序環節得到極大的優化。與礦山原有碎石III級路面相比，采用水穩層施工技術修筑的II級路面道路，其滾動阻力系數降低75%，礦車技術速度提高20%，柴油消耗降低14%，礦車輪胎消耗降低36%，運營費用降低25%~30%。水穩層運礦道路為礦山帶來了顯著的經濟效益和安全環保效益。
5結語
基于水穩層施工技術的露天礦山運輸道路的成功應用，改變了礦山“重修車、輕修路”傳統觀念，提高了礦山運輸道路修路標準、養護質量以及運輸效率，增加了礦車駕駛舒適度，有效減少了事故損失，降低了礦車維修率、柴油消耗及道路維護成本，道路揚塵減少明顯，為企業創造了顯著的經濟效益和安全環保效益。
作者:茍強 單位:廣元海螺水泥有限責任公司
