伊敏露天矿道路质量提升的措施

舒应秋，潘 博

（华能伊敏煤电有限责任公司 露天矿，内蒙古 呼伦贝尔，021134）

随着露天开采的需要和装备技术的发展，单斗-卡车工艺以其作业机动灵活、适应性强、基建速度快等优点被广泛应用于露天矿土方剥离，国内几乎所有露天煤矿均采用此工艺。根据单斗-卡车工艺特点，矿山运输环节对煤矿开采成本影响较大，主要体现在燃油消耗、设备更新方面。程健[1]从协同运输、压缩运输车辆周转时间、提高道路质量等方面介绍了露天矿运输成本控制的方法；刘建国[2]分析了矿山道路损坏机理以及提高道路质量的途径，来阐述矿山运输道路质量对运输成本的影响；佘长超[3]结合胜利露天矿的岩性特点，阐述了高质量运输道路对卡车运行效率和降低生产成本之间的辅成关系；苏海云[4]也从矿山道路质量标准化建设方面分析了道路质量与卡车运输效率和成本之间的关系。不同矿山具有不同的水文地质情况，从地理分布情况来看，内蒙古中、东部锡林郭勒盟、呼伦贝尔盟等地区露天煤矿地处草原腹地，多为富水、软岩露天矿，道路质量普遍较差，对矿岩运输产生不利影响。为此针对伊敏露天矿的具体岩性特点和生产实际，研究提升现场运输道路质量具有重要意义。

1 伊敏露天矿概况

伊敏矿区位于大兴安岭西坡，伊敏河中下游西侧，中温带半干旱大陆性季风气候，冬季寒冷漫长，夏季温凉短促，春秋两季气温变化急促，且春温高于秋温，秋雨多于春雨，无霜期短。伊敏露天矿第三系地层分布于勘探区内呈条带状分布（原称砾岩冲刷带），主要由灰白～灰褐色砾岩，含砾粗砂岩、灰黄色泥岩夹灰白色砂砾岩、细砂岩，黄、灰、灰褐、红褐色泥岩（含白色砾石）组成[5]。第四系地层全区发育，由灰色砾石，黄色黏土、亚黏土、砂土和黑色腐植土等组成，厚度18.60～93.50 m，平均51.90 m，属典型软岩露天矿。

伊敏露天矿道路质量受降雨降雪影响较大，夏季多雨，降雨对道路条件破坏较大，雨水浸泡、冲刷、渗入等，造成雨后恢复道路运输困难。目前，针对季节性道路质量提升有相对简单的处理方法。冬季降雪后恢复道路须利用前装机等工程机械将积雪清出挡车墙外，积雪太厚的攒堆装走，避免次年冰雪消融季节形成道路融雪翻浆，减少翌年4—5 月道路翻浆期修整工程量。根据实际经验，夏季为了减少降雨对道路质量的影响，路面要形成“中间起鼓”的道型，雨后及时排放低洼处积水，避免积水浸泡、下渗降低道路质量；冬季冰霜期，为了保证行车安全，道路必须“削鼓找平”，防止车辆侧滑。矿岩运输环节是生产的重要环节之一，贯穿在全年的生产过程中，也是影响矿山生产成本的主要环节，研究矿山道路质量的提升的措施对软岩露天矿的意义重大。

2 路面结构

矿山道路多是随着矿岩开拓延伸自然揭露形成，具有反复修建的灵活性，并可以根据矿山开拓需要而实时移设的时效性[6]。矿山道路形成后，路面结构与广义上的公路结构一样，可以分为面层、基层和底基层。采区移动线路置换较为频繁，在道路形成之初，道路质量由所揭露矿岩性质决定，后期经受矿用卡车荷载作用后，通过不同方式进行修整，提升道路了质量。

1）面层。面层位于整个路面结构的最上层，直接承受行车荷载的垂直李、水平力以及车身后所产生的真空吸力的反复作用，同时受到降雨、洒水降尘和气温变化的不利影响较大。是最直接地反映路面使用性能的层次。因此，面层应具有较高的结构强度、刚度和高低温稳定性，并且耐磨、不透水，其表面还应具有良好的抗滑性和平整度[7]。

2）基层。基层位于面层之下，底基层之上。基层主要承受面层传递的车轮垂直力的作用，并扩散到底基层。基层还可能受到面层渗水及地下水的侵蚀[8]。所以要选择强度较高、刚度较大，并有足够水稳性的物料。

3）底基层。底基层也叫垫层，并非所有的路面结构中都需要设置垫层，只有在底基处于不良状态，如潮湿地带、湿软土基、冻胀土基等才设置垫层，以排除路面、路基中滞留的自由水，确保路面结构处于干燥状态。垫层主要起隔水（地下水、毛细水）、排水（渗入水）、隔温（防冻胀、翻浆）作用，并传递和扩散由基层传来的荷载应力，从而保证路基在容许应力范围内[8]。

3 路面弱层形式及处置措施

伊敏露天矿山道路随着矿山开拓延伸和采掘推进而不断揭露自然形成，主要有运输主干线、半干线和采场移动线。路面宽度分别是28、25、23 m[9]。伊敏露天矿是典型的高寒地区软岩露天矿，矿岩物料承载力不足，对道路质量有严重影响。在道路形成后，根据道路弱层（弱面）形式不同，采取不同的修整措施，达到提升道路质量的目的。

结合现场实际情况，伊敏露天矿主要存在3 种路面弱层形式，即面层弱层、基层弱层和底基层弱层。3 种弱层形式如图1。

图1 3 种弱层形式

3.1 路面弱层处置措施如下

1）面层处理。伊敏露天矿采区上部剥离台阶平盘物料以砂岩为主，在采掘推进后自然揭露形成的平盘道路，属于典型的面层弱层，松软且承载力低，道路通行能力和运输效率低[10]。针对此类弱层形式，主要是因地制宜、就地取材，以矿区范围内强度较大的泥岩覆盖作为面层，再由工程机械设备配合道路平整度处理，并控制道路洒水程度进行养护，达到提升面层承载作用，提高车辆通行稳定性和运输效率的目的。

2）基层处理。软岩路面基层存在弱面或弱层，主要呈现在采区剥离中部平盘、端帮运输通道等位置，由于采区上部砂岩渗水，中部泥岩层存在裂隙水[11]，道路的选择首先要避开涌水区域，如无法避开则必须开挖排水沟、埋设过道水管引水集中处理。在后期道路的维护过程中，对局部存在弱面处，须采取“深抠槽、高垫料”的措施，必要时可以垫碎石料及时处理，确保道路运输质量，但是作为采场移动线路，还要考虑二次剥离量的不利影响，减少需方量。而端帮运输通道或排土场道路上因不涉及二次剥离，适宜长距离进行深抠、垫料、平整、压实，保证道路质量。

3）底基层处理。对于软岩露天矿而言，道路条件差多是因为底基层松软，导致承载力下降[12]。伊敏露天矿现场运输道路40%以上路段属于底基层松软，而导致道路局部存在坑洼，车辆运输效率降低，对车辆完好率及生产效率影响较大。伊敏露天矿每年外购9～10 万t 碎石料用于现场松软道路质量提升。针对底基层松软的道路，采煤平盘移动线路暂未形成立竿见影的质量提升措施，根据实际情况采取有针对性的办法达到逐步改进的效果。采煤平盘移动线路是典型的底基层松软道路，因煤炭致密性不足，承载力差[13]，且伊敏露天矿煤层含水量较大，更加剧了煤平盘运输道路质量的下降，在局部道路质量太差的路段，道路服务期限在2 个月以上的采区在每煤道面层垫泥岩的应急措施，以提升采煤平盘运输道路质量。要提高剥离平盘底基层松软道路质量。具体为：①修建平行车道达到运输车辆分流的目的，减轻车辆集中对道路的损坏程度，利用工程机械加大道路日常维护；②尽可能延长道路服务时限，在采掘范围外选取合适地点修建道路，采取特殊措施，深抠槽、高垫料，在道路上垫泥岩层或者碎石料，夯实面层承载力，提升道路运输质量。剥离平盘受降雨渗水浸泡的影响，底基层松软更加明显，春季开化道路翻浆期及夏天雨季期，运输道路质量急剧下降的路段，也需要利用工程机械设备采取深挖高垫的方法，更换底基层物料，达到长效提升道路质量的目的。

4 结语

对于软岩露天矿，如伊敏露天矿、胜利露天矿、元宝山露天矿、宝日希勒露天矿等，受水文地质影响，矿岩松软，加上雨雪天气对道路的冲刷、浸泡等，使得道路保持良好的运输条件较为困难。然而，露天矿运输道路质量的保持和提升是降低运输成本的关键所在，必须加大工程机械投入，增加道路维护力量，因地制宜，就地取材，尽最大努力提升道路质量。另外，还要从管理上加大技术力量投入，在采掘推进过程中的运输系统衍化、移动线路的设置和物料选择上注重优化统筹，延长道路服务周期；要建立专业的道路修建和养护队伍，保证足够的道路修建工程机械设备，加强道路日常维护；同时要努力提升卡车司机操作水平，建立良好的奖惩机制，严格执行露天煤矿安全生产标准化相关规定，强化“以路养车、养车降耗”的理念。长远来看，露天开采无人化、智能化将是未来发展趋势，远程操控和无人驾驶、架空线辅助运输等都将在露天开采技术中被逐渐应用，但是，这都离不开露天开采最基础也是最重要的矿岩运输环节，甚至对运输道路条件的要求更高更严格，因此，积极采取措施保证和提升露天矿道路质量有着重要意义。