淺談漿土路修筑技術(shù)在大型露天礦山的應(yīng)用前景

程志平，鄭建新

（江西銅業(yè)股份有限公司德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

德興銅礦是亞洲最大的露天銅礦山，具有豐富的礦產(chǎn)資源。該礦正在開采的采區(qū)由銅廠采區(qū)和富家塢采區(qū)組成，并擁有一系列配套的大型穿、爆、鏟、運(yùn)及工程機(jī)械設(shè)備。其中，載重量為185t和220t電動輪汽車共五十多臺。在現(xiàn)有條件下，雖然對采區(qū)運(yùn)輸?shù)缆返脑O(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收工作進(jìn)行了管理，但由于采區(qū)運(yùn)輸?shù)缆肪嚯x長達(dá)30km有余，導(dǎo)致礦山運(yùn)輸?shù)缆芬廊淮嬖谒缮ⅰ⒖硬?、車轍、翻漿、沉陷、露骨和波浪等問題。特別是：（1）在雨季時(shí)（一般每年3～7月），采區(qū)降雨量大、持續(xù)時(shí)間長，極易導(dǎo)致路基較軟路段翻漿嚴(yán)重，涉水路段形成溝壑，對道路形態(tài)造成損壞，給道路維護(hù)工作帶來很大困難，增加了運(yùn)輸成本及道路維護(hù)成本。（2）在旱季時(shí)，由于采區(qū)是凹陷開采，工作環(huán)境較惡劣，采區(qū)道路塵土飛揚(yáng)，行車視野能見度低，需要頻繁灑水降塵，這既影響生產(chǎn)效率，又增加了道路防塵成本。

目前，國內(nèi)外對大型露天礦山開采道路修筑工藝開展了諸多研究，如生物基固塵劑在道路修筑上的應(yīng)用研究、生物酶固化劑在露天礦山運(yùn)輸?shù)缆分饭に囇芯康取＜幽么骃yncrude公司自2009年使用路易酶EarthZyme修建了第一條運(yùn)礦道路，至今共修筑了500萬m3的路易酶道路，道路平均滾動阻力從7%降低到2%，油耗降低了60%～80%，運(yùn)輸效率提高了1倍［1］。孟子龍［2］研究了生物酶固化技術(shù)在道路路基的應(yīng)用；李貞［3］通過室內(nèi)試驗(yàn)檢測路基強(qiáng)度，利用數(shù)值模擬軟件仿真分析路基的變形特征，證明了生物酶固化技術(shù)的可行性。曹林琳等［4］應(yīng)用新型筑路材料—泰然酶修建了試驗(yàn)路，通過室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)，驗(yàn)證了泰然酶固化土技術(shù)具有無污染、施工簡便、固化強(qiáng)度高和水穩(wěn)性好等優(yōu)點(diǎn)。羅曉光等［5］通過修筑生物酶試驗(yàn)路對生物酶固化土在公路底基層中的應(yīng)用進(jìn)行研究，生物酶固化道路在生物酶固化層的彎沉、壓實(shí)度、CBR、回彈模量等值均滿足設(shè)計(jì)要求，為生物酶土壤固化技術(shù)在高等級公路的應(yīng)用提供了重要的研究基礎(chǔ)。馬千里等［6］闡述了FRT生物酶筑路材料的作用機(jī)理，并成功應(yīng)用于勝利露天煤礦，實(shí)踐結(jié)果表明FRT道路具有強(qiáng)度高、成本低、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

通過分析研究國內(nèi)外對大型露天礦山開采道路修筑工藝，并結(jié)合德興銅礦礦山運(yùn)輸?shù)缆番F(xiàn)狀，探索出一種適合德興銅礦礦山道路修筑的新型工藝，達(dá)到提升道路強(qiáng)度、增加降塵抑塵效果、減小輪胎磨耗、降低道路養(yǎng)護(hù)成本的目的。

2 漿土路修筑工藝

漿土路是指在砂石、黏土中加入合適配比的土路漿產(chǎn)品修筑的道路，是一種新型的道路固化技術(shù)。土路漿產(chǎn)品包含路易酶、路邦膠和路王漿，如圖1所示。路易酶屬于國際上先進(jìn)的生物酶類土壤穩(wěn)固劑，路易酶能夠使CBR土壤承載比提高51%以上［8］；路邦膠是高聚物阻塵筑路膠，聚合物顆粒緊密地結(jié)合在一起形成了連續(xù)膜，有極強(qiáng)的粘結(jié)和抑塵效果；路王漿是多聚糖型綠色筑路新材料，可以使松散的土壤微粒聚合并固結(jié)硬化，從而減少路面的揚(yáng)塵。

使用土路漿修建礦山重載道路，總體上有以下6大優(yōu)勢：

圖1 土路漿產(chǎn)品

（1）造價(jià)成本優(yōu)勢。漿土路直接使用黏土、砂石添加土路漿施工修路，黏土在大部分地區(qū)可以實(shí)現(xiàn)就地取材變廢為寶，相對于混凝土路、瀝青路有很好的成本優(yōu)勢；

（2）綠色環(huán)保優(yōu)勢。土路漿中的路易酶、路王漿是植物提取物，路邦膠是可降解的高分子聚合物；

（3）重載優(yōu)勢。土路漿修路的基本原理是增加了泥土的可壓縮性［6-7］，修建好的漿土路可以承載400～500t重卡正常生產(chǎn)通行；

（4）施工快速優(yōu)勢。漿土路可實(shí)現(xiàn)當(dāng)天施工完成當(dāng)天通車，一套機(jī)械設(shè)備每天可完成4000～6000m2工程量；

（5）道路使用壽命優(yōu)勢。漿土路的原理是越壓越結(jié)實(shí)［8］，車越多效果越好。漿土路使用壽命至少3～5 年，稍加維護(hù)，使用壽命在10 年以上；

（6）后期維護(hù)優(yōu)勢。漿土路平時(shí)不需要維護(hù)，如果道路表面出現(xiàn)破損，只需要經(jīng)過簡單的修復(fù)，即可恢復(fù)正常使用。

3 漿土路應(yīng)用的實(shí)例

北衙金礦是大型露天開采金屬礦山，晴天道路塵土飛揚(yáng)，阻擋行車視線，粉塵污染嚴(yán)重；雨天道路泥濘、濕滑，導(dǎo)致運(yùn)輸卡車陷車，道路運(yùn)輸過程中存在嚴(yán)重安全隱患。為了解決運(yùn)礦道路對礦山生產(chǎn)帶來的困擾，北衙金礦引進(jìn)加拿大漿土路筑路技術(shù)，漿土路試驗(yàn)道路施工路段是礦山東部運(yùn)礦道路，道路情況如圖2所示。施工的試驗(yàn)路段凈寬為10～13m，道路長度為870m，總面積9000m2，路面鋪設(shè)層約25cm。

漿土路試驗(yàn)道路修建竣工通車后，道路情況如圖3所示，在安全、生產(chǎn)、成本上都有很大的改善。在安全上，修建完成通車后雨天不易打滑和陷車，晴天不易揚(yáng)塵，灑水頻次降為原來的1/3，為安全生產(chǎn)提供了保障；在生產(chǎn)上，減少了道路修筑對運(yùn)輸生產(chǎn)作業(yè)的影響，提高了礦山生產(chǎn)效率；在成本上，路料消耗和道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)大幅度減少，降低了礦用卡車輪胎磨耗、柴油消耗和設(shè)備損耗。

圖3 北衙金礦東部漿土路和漿土路路面

勝利露天煤礦是大型露天開采煤礦山，運(yùn)輸?shù)缆返穆坊臼悄鄮r、泥灰?guī)r等黏性較高的土壤，雨季路面松軟、泥濘、膨脹，運(yùn)輸車輛通行受阻，影響礦山正常生產(chǎn)運(yùn)行；旱季道路塵土飛揚(yáng)，只能通過頻繁的灑水達(dá)到降塵的目的。道路在使用中存在壽命短、成本高、效率低等問題，這一直因擾著礦區(qū)的生產(chǎn)和經(jīng)營［9］。

勝利露天煤礦自2014年引進(jìn)FRT生物酶筑路技術(shù)，采用低成本、高效率的快速筑路FRT路易酶材料，為礦山運(yùn)輸?shù)缆吠ㄐ须y題的解決帶來了希望。FRT生物酶道路自2014年7月動工以來，道路修筑長度達(dá)到了10km，道路路面寬度為30m。FRT生物酶道路運(yùn)行8年以來，取得了重大的突破性效果，路面平整度、道路強(qiáng)度明顯提高，車輛運(yùn)行平穩(wěn)，卡車油耗下降了17.4%，路面揚(yáng)塵減少了60%以上，設(shè)備故障率也大大降低，F(xiàn)RT生物酶道路運(yùn)行結(jié)果如圖4所示。

圖4 勝利露天煤礦漿土路和漿土路路面

4 漿土路在德興銅礦應(yīng)用的可行性分析

從采區(qū)運(yùn)輸?shù)缆穮?shù)、運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、漿土路黏土屬性等三方面對比北衙金礦（見表1），對漿土路在德興銅礦應(yīng)用的可行性進(jìn)行分析。

相比之下，德興銅礦運(yùn)輸?shù)缆犯鼘?、橫向坡度更小、拐彎半徑更大，具有更好的修路基礎(chǔ)；運(yùn)輸設(shè)備總重遠(yuǎn)大于北衙金礦。根據(jù)漿土路越壓越實(shí)的屬性，德興銅礦設(shè)計(jì)漿土路可能具有更好的運(yùn)行效果。雖然北衙金礦的黏土屬性高于德興銅礦，但德興銅礦的黏土塑性指數(shù)和泥帶法長度都達(dá)到了中等黏土的水平，配合0.5～2cm連續(xù)級配的砂石可以很好滿足漿土路修筑要求。綜上所述，漿土路在德興銅礦的應(yīng)用具有可行性。

5 漿土路在德興銅礦的應(yīng)用效果

北衙金礦漿土路試驗(yàn)道路雨天不打滑、不陷車，晴天通車幾乎無揚(yáng)塵，灑水次數(shù)降為原來的1/3，可以大幅度減少路料消耗和道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)，大幅度降低道路維護(hù)成本；既能降低電動輪輪胎磨耗，又能降低柴油消耗；既可以減少道路占用率，又可以提高礦山生產(chǎn)效率。

勝利露天煤礦FRT生物酶道路可顯著改善礦山道路的路面平整度，使車輛行駛更平穩(wěn)，路面強(qiáng)度、密實(shí)度等得到顯著改善，路面不易翻漿，也無明顯車轍，露天礦揚(yáng)塵可減少60%以上，有效降低了燃油消耗、輪胎磨損以及設(shè)備故障率。

表1 德興銅礦與北衙金礦道路參數(shù)、運(yùn)輸設(shè)備以及黏土屬性對比

通過類比分析北衙金礦漿土路試驗(yàn)道路和勝利露天煤礦FRT生物酶道路的運(yùn)行效益，同為大型露天礦山的德興銅礦，在實(shí)施漿土路修筑技術(shù)后，其路面強(qiáng)度明顯提高，道路路面平整度由87.5%提高到90%以上；采區(qū)道路灑水降塵次數(shù)由4次/d降為2次/d，降低一半的灑水用量和電動輪灑水車使用成本，大大降低道路養(yǎng)護(hù)工作量。漿土路的運(yùn)用還可以大幅度降低電動輪輪胎的磨耗，并避免輪胎刺破，將電動輪輪胎的成本降低40%以上。由此可見，漿土路修筑技術(shù)在德興銅礦有廣闊的應(yīng)用前景。

6 結(jié)論

（1）漿土路是一種新型路面筑路技術(shù)，在重載道路領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

（2）漿土路的應(yīng)用在安全生產(chǎn)以及成本管控上具有顯著成效。在安全上，實(shí)現(xiàn)了雨季不易打滑和陷車，晴天不易揚(yáng)塵；在生產(chǎn)上，減少了道路修筑對運(yùn)輸生產(chǎn)作業(yè)的影響，提高了礦山生產(chǎn)效率；在成本上，大幅度降低了道路養(yǎng)護(hù)成本，降低了礦用卡車輪胎磨耗、柴油消耗和設(shè)備損耗。（3）對比分析北衙金礦漿土路試驗(yàn)道路和勝利露天煤礦FRT生物酶道路的應(yīng)用與效益，漿土路修筑技術(shù)在德興銅礦有廣闊的應(yīng)用前景。