煤矸石路面在國內外道路工程中的應用現狀及分類研究

李光

摘 要：煤矸石是指在煤炭開采及加工過程中排放出的廢棄巖石。煤矸石不僅占壓破壞耕地，加劇人地之間的矛盾，而且煤矸石的粉塵、自燃、排放的毒氣及降雨淋濾作用，造成地質環境日趨惡化。本文對國內堆有大量廢棄煤矸石的現狀，進行了路用煤矸石的國內外應用現況及其分類的研究。

關鍵詞：煤矸石；道路工程；應用；分類

20世紀50年代起，國內外相繼開始重視對煤矸石的使用，以避免造成對我們周邊環境的危害。國外很早就開始研究煤矸石在道路工程中的利用，并且獲得了很多的結論，利用率領先于我國。煤矸石一般用在公路和其他土工建筑，并且被越來越多的行業所認可，都認為是適宜的材料[1]。

1 國內外煤矸石在道路工程中的應用研究現狀

1.1 國外煤矸石在道路中的利用

英國最早開始利用煤矸石做成防滑路面，一直以來認為是最經濟和性能良好的材料，同時還被用作其他的土工建筑上。美國也是廣泛的利用煤矸石作為筑路材料，在內華達州，他們把燃燒后的煤矸石和礦物混合起來用作道路面層，通過多次試驗，把它作為防滑路面和修補處理路面都具有很好的效果，同時作為水泥混凝土的拌合料生產水泥也被廣泛的應用。前蘇聯每年排出大量的煤矸石，已經達到8000萬噸，聚集的煤矸石約9億噸，他們將經過燃燒的煤矸石鋪在瀝青混凝土的路面結構下作為兩層墊層的底層，造價上比廢渣降低了一半以上，混合料的質量沒變而路面的路用性能反而提高了，同時破碎的煤矸石還比石粉便宜30～50%[2]。

1.2 我國煤矸石在道路中的應用

盡管我國在煤矸石綜合利用的研究方面起步較早，但在道路工程中的應用卻是新的課題。山西介休汾西礦務局洗煤廠專用線段施工中，采用煤矸石填筑路堤，運營以來，路堤的強度和穩定性等指標均符合規范要求，煤矸石壓縮系數小，路堤建成沉降量小，在相同壓實條件下，煤矸石路堤明顯優越于土路堤。鶴崗礦務局也曾用煤矸石填筑路堤，考慮到煤矸石的易燃性，他們將煤矸石與砂子以3：1的比例進行摻配，經過六年的運營，路基穩定，各項指標滿足技術要求。

平頂山市公路總段在1981年就開始進行無機結合料穩定煤矸石路面基層技術研究與應用，經過多年的試驗研究，他們從材料的技術指標、組成設計、質量控制、檢測方法、工藝配比等方面不斷探索與優化，現已成功鋪筑道路基層1000余千米，取得了顯著的經濟效益和社會效益，在鋪設的試驗段路面基層中，他們采用8：22：70的石灰粉煤灰穩定未燃煤矸石，經春融180d 28個測點測試，路面基層堅實、穩定，路用效果良好，符合工程質量要求。在河北省新建道路工程中，利用煤矸石作路基結構層，使用過程中無路面破損現象，結構完好，路用性能優良。陜西省黃陵石灰土煤矸石結構即使受到了嚴冬的風雪和盛夏的雨水，仍保持完好無損，驗收時能取出完整鉆件。石灰土煤矸石材料后期強度高及穩定性高，抗凍性、水穩性、耐久性也較好。并且充分利用了當地的大量煤矸石，節省了大量的運力，解決了筑路材料缺乏問題，使工程成本大大降低。不僅改善了環境，同時施工操作簡便，結構可靠，適應性廣。

2 煤矸石的種類

目前對煤矸石并沒有統一的分類標準，煤矸石的分類因劃分依據的不同而不同。在實際應用中多以煤矸石排出的地點、采掘的時間及燃燒情況進行分類。

2.1 根據煤矸石排出的地點區分

根據煤矸石排出的地點可以分成全巖掘進煤矸石、半煤巖掘進煤矸石、露天煤礦剝離煤矸石、手選煤矸石。

2.2 根據煤矸石采掘的時間區分

2.2.1 新出的煤矸石：剛剛采掘出來的煤矸石不超過三個月。它沒有經過風化，成分沒有太大的變化，沒有風干，所以含有水分，不能形成自行破碎的內力。

2.2.2 放置的煤矸石：煤矸石放置的時間比較長，同時小顆粒比較多。這種煤矸石出來就可以利用，大大降低了成本，同時相應可塑指標也大大提高了。

2.3 根據煤矸石的燃燒情況區分

2.3.1 未燃燒煤矸石

沒有經過燃燒的煤矸石，它的含碳量和含硫量一般都是比較低的，也沒有與其他物質反應的活性，顏色一般是黑色，形狀是塊狀和粒狀，巖石結構。它一般比較穩定，結構排列有序，質點有一定的規律，它的礦物成分一般是蒙脫石、伊里石和高嶺石。此類煤矸石一般不與其他化學成分活躍的物質反應。

2.3.2 已燃燒煤矸石

未燃燒煤矸石經過充分的燃燒，顏色變成紅色，化學成分含硫，并且具有一定的活性，就成為已燃燒煤矸石。其形狀是顆粒或者是塊狀的，在化學成分上大大降低了碳和可以燃燒的成分，而其中氧化硅和氧化鋁的含量也增加了許多，通常在85%以上，與其他的一些氧化物材料差不多，成為火山灰物質。但是它與未燃燒煤矸石的組成結構卻是有很大的不同，原有粘性礦物質經過一系列的高溫分解而形成了新的物理結構，生成了SiO2和Al2O3，讓它形成了一定的活性，與石灰等反應物質共同生成新的化合物。已經燃燒的煤矸石，里面的碳物質基本被燒盡，硫等有害物質也沒有了，物理結構比較穩定，強度也大大加強。

3 結束語

3.1 國外對煤矸石的應用主要作為公路墊層及路基、防滑路面，而我國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層時，采用哪種分類方法進行分類，目前沒有統一規定。煤矸石的物理力學性質、與結合料之間的化學反應情況、含碳量大小及是否具有活性將直接影響煤矸石混合料的工程性質。

參考文獻

[1]張平萍，孫傳敏，等.我國煤矸石的綜合利用現狀及存在問題[J].國土資源科技管理，2004，21（6）：95～98.

[2]劉俊堯，劉增田，等.煤矸石試驗路的設計與施工[J].中南公路工程，2001（4）：21～23.