煤矸石路面在国内外道路工程中的应用现状及分类研究

李光

摘 要：煤矸石是指在煤炭开采及加工过程中排放出的废弃岩石。煤矸石不仅占压破坏耕地，加剧人地之间的矛盾，而且煤矸石的粉尘、自燃、排放的毒气及降雨淋滤作用，造成地质环境日趋恶化。本文对国内堆有大量废弃煤矸石的现状，进行了路用煤矸石的国内外应用现况及其分类的研究。

关键词：煤矸石；道路工程；应用；分类

20世纪50年代起，国内外相继开始重视对煤矸石的使用，以避免造成对我们周边环境的危害。国外很早就开始研究煤矸石在道路工程中的利用，并且获得了很多的结论，利用率领先于我国。煤矸石一般用在公路和其他土工建筑，并且被越来越多的行业所认可，都认为是适宜的材料[1]。

1 国内外煤矸石在道路工程中的应用研究现状

1.1 国外煤矸石在道路中的利用

英国最早开始利用煤矸石做成防滑路面，一直以来认为是最经济和性能良好的材料，同时还被用作其他的土工建筑上。美国也是广泛的利用煤矸石作为筑路材料，在内华达州，他们把燃烧后的煤矸石和矿物混合起来用作道路面层，通过多次试验，把它作为防滑路面和修补处理路面都具有很好的效果，同时作为水泥混凝土的拌合料生产水泥也被广泛的应用。前苏联每年排出大量的煤矸石，已经达到8000万吨，聚集的煤矸石约9亿吨，他们将经过燃烧的煤矸石铺在沥青混凝土的路面结构下作为两层垫层的底层，造价上比废渣降低了一半以上，混合料的质量没变而路面的路用性能反而提高了，同时破碎的煤矸石还比石粉便宜30～50%[2]。

1.2 我国煤矸石在道路中的应用

尽管我国在煤矸石综合利用的研究方面起步较早，但在道路工程中的应用却是新的课题。山西介休汾西矿务局洗煤厂专用线段施工中，采用煤矸石填筑路堤，运营以来，路堤的强度和稳定性等指标均符合规范要求，煤矸石压缩系数小，路堤建成沉降量小，在相同压实条件下，煤矸石路堤明显优越于土路堤。鹤岗矿务局也曾用煤矸石填筑路堤，考虑到煤矸石的易燃性，他们将煤矸石与砂子以3：1的比例进行掺配，经过六年的运营，路基稳定，各项指标满足技术要求。

平顶山市公路总段在1981年就开始进行无机结合料稳定煤矸石路面基层技术研究与应用，经过多年的试验研究，他们从材料的技术指标、组成设计、质量控制、检测方法、工艺配比等方面不断探索与优化，现已成功铺筑道路基层1000余千米，取得了显著的经济效益和社会效益，在铺设的试验段路面基层中，他们采用8：22：70的石灰粉煤灰稳定未燃煤矸石，经春融180d 28个测点测试，路面基层坚实、稳定，路用效果良好，符合工程质量要求。在河北省新建道路工程中，利用煤矸石作路基结构层，使用过程中无路面破损现象，结构完好，路用性能优良。陕西省黄陵石灰土煤矸石结构即使受到了严冬的风雪和盛夏的雨水，仍保持完好无损，验收时能取出完整钻件。石灰土煤矸石材料后期强度高及稳定性高，抗冻性、水稳性、耐久性也较好。并且充分利用了当地的大量煤矸石，节省了大量的运力，解决了筑路材料缺乏问题，使工程成本大大降低。不仅改善了环境，同时施工操作简便，结构可靠，适应性广。

2 煤矸石的种类

目前对煤矸石并没有统一的分类标准，煤矸石的分类因划分依据的不同而不同。在实际应用中多以煤矸石排出的地点、采掘的时间及燃烧情况进行分类。

2.1 根据煤矸石排出的地点区分

根据煤矸石排出的地点可以分成全岩掘进煤矸石、半煤岩掘进煤矸石、露天煤矿剥离煤矸石、手选煤矸石。

2.2 根据煤矸石采掘的时间区分

2.2.1 新出的煤矸石：刚刚采掘出来的煤矸石不超过三个月。它没有经过风化，成分没有太大的变化，没有风干，所以含有水分，不能形成自行破碎的内力。

2.2.2 放置的煤矸石：煤矸石放置的时间比较长，同时小颗粒比较多。这种煤矸石出来就可以利用，大大降低了成本，同时相应可塑指标也大大提高了。

2.3 根据煤矸石的燃烧情况区分

2.3.1 未燃烧煤矸石

没有经过燃烧的煤矸石，它的含碳量和含硫量一般都是比较低的，也没有与其他物质反应的活性，颜色一般是黑色，形状是块状和粒状，岩石结构。它一般比较稳定，结构排列有序，质点有一定的规律，它的矿物成分一般是蒙脱石、伊里石和高岭石。此类煤矸石一般不与其他化学成分活跃的物质反应。

2.3.2 已燃烧煤矸石

未燃烧煤矸石经过充分的燃烧，颜色变成红色，化学成分含硫，并且具有一定的活性，就成为已燃烧煤矸石。其形状是颗粒或者是块状的，在化学成分上大大降低了碳和可以燃烧的成分，而其中氧化硅和氧化铝的含量也增加了许多，通常在85%以上，与其他的一些氧化物材料差不多，成为火山灰物质。但是它与未燃烧煤矸石的组成结构却是有很大的不同，原有粘性矿物质经过一系列的高温分解而形成了新的物理结构，生成了SiO2和Al2O3，让它形成了一定的活性，与石灰等反应物质共同生成新的化合物。已经燃烧的煤矸石，里面的碳物质基本被烧尽，硫等有害物质也没有了，物理结构比较稳定，强度也大大加强。

3 结束语

3.1 国外对煤矸石的应用主要作为公路垫层及路基、防滑路面，而我国使用煤矸石作筑路材料主要用于路基。

3.2 煤矸石用于公路路面基层时，采用哪种分类方法进行分类，目前没有统一规定。煤矸石的物理力学性质、与结合料之间的化学反应情况、含碳量大小及是否具有活性将直接影响煤矸石混合料的工程性质。

参考文献

[1]张平萍，孙传敏，等.我国煤矸石的综合利用现状及存在问题[J].国土资源科技管理，2004，21（6）：95～98.

[2]刘俊尧，刘增田，等.煤矸石试验路的设计与施工[J].中南公路工程，2001（4）：21～23.