郭雁斌，張 禹,呂文偉，王曉東

（國家能源集團(tuán)神華哈爾烏素露天煤礦,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)入2021 年11 月份以來，全國煤炭日產(chǎn)量突破1 200 萬t，其中，露天煤礦產(chǎn)量約占全國煤炭產(chǎn)量的15%～17%[1]，占比較大。不斷優(yōu)化露天礦山生產(chǎn)規(guī)模，控制成本、增加效能仍將是我國能源結(jié)構(gòu)改革的一項(xiàng)重要課題。對于露天礦山而言，運(yùn)輸環(huán)節(jié)成本是總生產(chǎn)成本的主要組成，可占60%左右[2]。而對于特大型露天煤礦，由于設(shè)備大型化，采剝設(shè)備大多采用電驅(qū)動，這使得運(yùn)輸成本占比總成本進(jìn)一步提升。例如國家能源集團(tuán)神華準(zhǔn)格爾能源有限公司哈爾烏素露天煤礦，卡車運(yùn)輸成本可占總生產(chǎn)成本的80%左右，主要支出為卡車輪胎和柴油的消耗[3]。由此可見，優(yōu)化運(yùn)輸環(huán)節(jié)成本是特大型露天煤礦精益生產(chǎn)的主要著力點(diǎn)，而礦用重卡輪胎及油耗等重要成本指標(biāo)均與道路修筑養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量直接關(guān)聯(lián)，是優(yōu)化工作的重中之重[4]。

1 礦山運(yùn)輸工程的現(xiàn)狀與特點(diǎn)

露天礦山運(yùn)輸?shù)缆分饕休d礦用重型卡車的運(yùn)行，是采場剝離物料進(jìn)入排土場排棄的半固定線路，按區(qū)域可分為工作平盤道路、排土場道路、端幫運(yùn)輸?shù)缆?，其路基組成為原始巖層或松散巖土物料。由于工程特性，露天礦運(yùn)輸?shù)缆肪邆洳煌话愕缆返闹T多特點(diǎn)。

1）干線支線交錯(cuò)，局部線路承載流量大。露天礦開采深度受剝采比控制[5-6]，底部境界與地表高差在200 m 以上，臺階高度在15 m 以下，因此工作幫平盤數(shù)量可達(dá)10 余個(gè)。各工作幫平盤運(yùn)輸線路均指向兩側(cè)端幫道路并最終通向各水平的排土場平盤，形成了干線、支線交錯(cuò)的特點(diǎn)，尤其是端幫運(yùn)輸?shù)缆?，有可能匯聚上下2 個(gè)平盤運(yùn)輸量，承載流量大。

2）路基構(gòu)成受限，服務(wù)周期不固定。露天礦運(yùn)輸線路坐落位置受采剝工程制約較大。其中，采場平盤與端幫運(yùn)輸?shù)缆仿坊话阌删邆涿黠@延展性的原始巖層構(gòu)成，路基可能由多種物理特性差距較大的原巖組成；排土場平盤道路路基由松動爆破后產(chǎn)生的松散物料堆疊而成，路基穩(wěn)定程度、組成物料粒度分布等呈現(xiàn)出不確定隨機(jī)特性。以上種種均限制著露天礦山道路修筑與養(yǎng)護(hù)的作業(yè)效率。同時(shí)，由于采剝工程的推進(jìn)，配套的運(yùn)輸線路需與工程位置同步發(fā)展，這導(dǎo)致工作幫、排土場的半固定線路在短周期內(nèi)頻繁移設(shè)，特別是采場平盤，平均每月涉及1～2 次整體線路或是聯(lián)絡(luò)坡道的位置調(diào)整[7]，道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)量繁重。

3）技術(shù)力量不足。現(xiàn)階段，從事露天礦運(yùn)輸相關(guān)的技術(shù)人員平均文化程度不高，技術(shù)水平有限。礦山運(yùn)輸車輛駕駛員和維修工均普遍沒有接受過專業(yè)的路面維護(hù)技能培訓(xùn)，大多都以工作積累的經(jīng)驗(yàn)判斷路面情況，在遭遇強(qiáng)降雨、路基過硬、爆破根底等損傷路面質(zhì)量的特殊情況時(shí)，往往不能做到高效應(yīng)對。

4）養(yǎng)護(hù)工作繁重，設(shè)備損耗大。露天礦運(yùn)輸?shù)缆仿访娉休d重型卡車運(yùn)行，路面損耗層在灑水或是降雨后易翻漿形成坑洼。重載卡車在坑洼路面運(yùn)行時(shí)易顛簸掉塊，從而損傷輪胎與結(jié)構(gòu)件，同時(shí)也將進(jìn)一步擴(kuò)大路面翻漿程度，形成惡性循環(huán)，這就要求路面養(yǎng)護(hù)工作的及時(shí)與高效。

2 運(yùn)輸?shù)缆沸拗B(yǎng)護(hù)方面存在的問題

1）路面損傷變形頻繁。露天礦山運(yùn)輸?shù)缆仿访娈a(chǎn)生形變的主要原因：①日常運(yùn)行損耗；②路基穩(wěn)定性不佳導(dǎo)致路面沉降裂縫；③降雨對路面損耗層的侵蝕沖刷。三者共同作用導(dǎo)致露天礦山運(yùn)輸?shù)缆仿访孀冃维F(xiàn)象頻發(fā)。

2）設(shè)備易損耗，維修成本高。露天礦開采過程中偶見粒度較小的砂巖碎石，作為運(yùn)輸?shù)缆繁砻婺ズ膶拥闹饕畛湮锪?。但受限于松動爆破質(zhì)量優(yōu)劣，這類物料中不可避免地?fù)诫s部分粒度較大、存在尖銳棱角的巖塊。盡管在平路機(jī)多次刮勻、剔選后，磨耗層與路基的貼合度仍然不夠理想，形成的路面平整度也不及常規(guī)公路路面，這使得該類路面上運(yùn)行的重型礦卡輪胎損耗增大，同時(shí)影響平路機(jī)等道路養(yǎng)護(hù)設(shè)備的磨損件使用壽命。以國家能源集團(tuán)神華準(zhǔn)格爾能源有限公司哈爾烏素露天煤礦為例，據(jù)統(tǒng)計(jì)2008—2018 年共消耗輪胎2 600 余條，年均約240 條，哈爾烏素露天煤礦近年輪胎消耗表見表1。

表1 哈爾烏素露天煤礦近年輪胎消耗表

3）降雨降塵灑水對路面維護(hù)的影響。雨季來臨或是過度灑水降塵均會對露天礦運(yùn)輸?shù)缆佛B(yǎng)護(hù)工作造成重大影響。當(dāng)雨季降雨量使坑下巖土達(dá)到水飽和狀態(tài)并超過礦坑疏干排水能力時(shí)，溢出雨水會匯聚在運(yùn)輸路面的坑洼、翻漿處或礦坑底部境界。雨水流動會直接沖刷路面，而長時(shí)間的浸泡也會使路面磨耗層崩解，同時(shí)也將持續(xù)侵蝕路基巖土體的物理力學(xué)強(qiáng)度，使道路整體出現(xiàn)不同程度的沉降甚至滑坡[8-9]。過度的降塵灑水也對道路整體有類似影響。

3 特大型礦山道路修筑養(yǎng)護(hù)方法的改進(jìn)

3.1 路基組成優(yōu)化與維護(hù)

路面的養(yǎng)護(hù)成本要遠(yuǎn)高于修筑成本，故而露天礦山運(yùn)輸?shù)缆沸拗^程中應(yīng)注重質(zhì)量與效率2 個(gè)方面，質(zhì)量為主，效率為次。

對于露天礦山修筑新運(yùn)輸線路，應(yīng)根據(jù)勘探鉆孔資料，結(jié)合原始地層的延展性判斷路線路基的巖性是否得當(dāng)，同時(shí)查明線路所向是否存在嚴(yán)重的爆破根底現(xiàn)象，最終調(diào)整后得到適宜的線路路基。對于路基起伏的，應(yīng)當(dāng)摳挖平整路槽后鋪墊磨耗層。磨耗層原料可選取爆破作業(yè)后的砂巖，選取粒度均勻的砂石，并在日常作業(yè)中勤收集、集中堆放、集中篩選，有效提高道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)的效率。生產(chǎn)過程中，常見路基裂縫現(xiàn)象，視嚴(yán)重程度第一時(shí)間摳挖路槽并填補(bǔ)路基。選用石灰、水泥和砂石形成的混合泥漿作為填補(bǔ)材料對路基進(jìn)行打底，再選用親水性適中的泥土混合石灰等倒入裂縫里面，加強(qiáng)路基的穩(wěn)固性。

3.2 道路與坡道修筑的方法

1）推土機(jī)并推法修筑運(yùn)輸?shù)缆?。推土機(jī)作為露天礦道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)的主要設(shè)備，在對巖土切削和推運(yùn)作業(yè)過程中會形成寬大于3.2 m 的槽棱，單獨(dú)作業(yè)的推土機(jī)在推整槽棱時(shí)，物料不可避免地會從推土鏟兩側(cè)流失，且這一現(xiàn)象隨著推送距離延長變得更加明顯。因此，單個(gè)推土機(jī)需要循環(huán)多次推運(yùn)作業(yè)，制約生產(chǎn)效率?？梢罁?jù)設(shè)計(jì)路面寬度、推土機(jī)推土鏟寬度、推運(yùn)巖土堆寬度，并結(jié)合操作設(shè)備人員的技術(shù)水平，調(diào)用2 或3 臺推土機(jī)同排并行推運(yùn)巖土物料堆，保證作業(yè)設(shè)備間留有安全距離至少20 cm。

2）推土機(jī)下推槽法修筑斜坡道。露天礦修筑坡道前，通常利用采剝設(shè)備采掘1/2 的坡道預(yù)留爆量，并利用推土機(jī)推運(yùn)剩余1/2 的保量最終形成斜坡道?？梢杂?～2 臺推土機(jī)，加大推土鏟削切深度以增大推送量，并沿坡道路面中線下推，循環(huán)作業(yè)后在坡面中線形成適度溝槽，溝槽兩側(cè)浮貨推入溝槽平整，最終形成斜坡道。利用溝槽阻擋推土鏟兩側(cè)物料的流失量，可明顯提高作業(yè)效率。

3.3 雨季修路疏干排水的流程

1）作業(yè)前應(yīng)清楚作業(yè)位置的安全情況。確認(rèn)無地埋管線、電纜，如有地埋管線、電纜要設(shè)立醒目標(biāo)志方可作業(yè)。

2）要把新修路基存積的雨水和稀泥清理出去。如有松軟的路基應(yīng)挖路槽、拉運(yùn)巖石來硬化，確保路基的硬度符合卡車重載運(yùn)行的承受要求。

3）根據(jù)天氣預(yù)報(bào)來掌握新修道路的進(jìn)度。對新修好的道路及時(shí)碾壓并通車運(yùn)行，以防下雨滲入路基造成整體道路翻漿。雨季修路與其它季節(jié)有所不同，主要是做好道路出水，新修道路要做到里高外低，道路的最低處要高于此平盤30～50 cm，以便于雨后道路存集的雨水向外排放。

4）新修道路寬度要根據(jù)卡車的型號符合安全運(yùn)行要求。道路拐彎處要有反坡，最小轉(zhuǎn)彎半徑不小于35 m，坡道長度每150～200 m 處要修筑緩沖平臺，緩沖平臺縱向坡度不大于3%，橫向坡度保持在1.5%～2.5%。

5）提前選擇好放水位置。根據(jù)坡道的長度來計(jì)算蓄水池的大小、數(shù)量和蓄水量，每個(gè)泄洪口要保持暢通，確保道路雨水截流進(jìn)入每1 個(gè)防洪蓄水池內(nèi)，做好防洪防汛工程。

4 結(jié)語

運(yùn)輸成本是露天礦山生產(chǎn)運(yùn)營總成本的重要組成，而控制運(yùn)輸成本最有效的手段即在最優(yōu)運(yùn)距條件下持續(xù)優(yōu)化路面質(zhì)量，降低運(yùn)行設(shè)備的作業(yè)損耗。欲達(dá)成優(yōu)化路面質(zhì)量的目的，需要露天礦道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)人員在道路路基修筑、磨耗層養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。道路養(yǎng)護(hù)周期、養(yǎng)護(hù)操作人員技能水準(zhǔn)、道路疏干排水是露天礦山道路形成后養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵所在，在初始修筑道路時(shí)，可參考推土機(jī)并推法、下推槽法施工，以期提高作業(yè)效率。