淺談漿土路修筑技術在大型露天礦山的應用前景

程志平，鄭建新

（江西銅業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，具有豐富的礦產資源。該礦正在開采的采區由銅廠采區和富家塢采區組成，并擁有一系列配套的大型穿、爆、鏟、運及工程機械設備。其中，載重量為185t和220t電動輪汽車共五十多臺。在現有條件下，雖然對采區運輸道路的設計、施工和驗收工作進行了管理，但由于采區運輸道路距離長達30km有余，導致礦山運輸道路依然存在松散、坑槽、車轍、翻漿、沉陷、露骨和波浪等問題。特別是：（1）在雨季時（一般每年3～7月），采區降雨量大、持續時間長，極易導致路基較軟路段翻漿嚴重，涉水路段形成溝壑，對道路形態造成損壞，給道路維護工作帶來很大困難，增加了運輸成本及道路維護成本。（2）在旱季時，由于采區是凹陷開采，工作環境較惡劣，采區道路塵土飛揚，行車視野能見度低，需要頻繁灑水降塵，這既影響生產效率，又增加了道路防塵成本。

目前，國內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用研究、生物酶固化劑在露天礦山運輸道路筑路工藝研究等。加拿大Syncrude公司自2009年使用路易酶EarthZyme修建了第一條運礦道路，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%，運輸效率提高了1倍［1］。孟子龍［2］研究了生物酶固化技術在道路路基的應用；李貞［3］通過室內試驗檢測路基強度，利用數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的可行性。曹林琳等［4］應用新型筑路材料—泰然酶修建了試驗路，通過室內試驗和現場試驗，驗證了泰然酶固化土技術具有無污染、施工簡便、固化強度高和水穩性好等優點。羅曉光等［5］通過修筑生物酶試驗路對生物酶固化土在公路底基層中的應用進行研究，生物酶固化道路在生物酶固化層的彎沉、壓實度、CBR、回彈模量等值均滿足設計要求，為生物酶土壤固化技術在高等級公路的應用提供了重要的研究基礎。馬千里等［6］闡述了FRT生物酶筑路材料的作用機理，并成功應用于勝利露天煤礦，實踐結果表明FRT道路具有強度高、成本低、節能環保等優點。

通過分析研究國內外對大型露天礦山開采道路修筑工藝，并結合德興銅礦礦山運輸道路現狀，探索出一種適合德興銅礦礦山道路修筑的新型工藝，達到提升道路強度、增加降塵抑塵效果、減小輪胎磨耗、降低道路養護成本的目的。

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品修筑的道路，是一種新型的道路固化技術。土路漿產品包含路易酶、路邦膠和路王漿，如圖1所示。路易酶屬于國際上先進的生物酶類土壤穩固劑，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合在一起形成了連續膜，有極強的粘結和抑塵效果；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硬化，從而減少路面的揚塵。

使用土路漿修建礦山重載道路，總體上有以下6大優勢：

圖1 土路漿產品

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

（2）綠色環保優勢。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重卡正常生產通行；

（4）施工快速優勢。漿土路可實現當天施工完成當天通車，一套機械設備每天可完成4000～6000m2工程量；

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

（6）后期維護優勢。漿土路平時不需要維護，如果道路表面出現破損，只需要經過簡單的修復，即可恢復正常使用。

3 漿土路應用的實例

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

漿土路試驗道路修建竣工通車后，道路情況如圖3所示，在安全、生產、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，晴天不易揚塵，灑水頻次降為原來的1/3，為安全生產提供了保障；在生產上，減少了道路修筑對運輸生產作業的影響，提高了礦山生產效率；在成本上，路料消耗和道路養護作業大幅度減少，降低了礦用卡車輪胎磨耗、柴油消耗和設備損耗。

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，運輸道路的路基基本是泥巖、泥灰巖等黏性較高的土壤，雨季路面松軟、泥濘、膨脹，運輸車輛通行受阻，影響礦山正常生產運行；旱季道路塵土飛揚，只能通過頻繁的灑水達到降塵的目的。道路在使用中存在壽命短、成本高、效率低等問題，這一直因擾著礦區的生產和經營［9］。

勝利露天煤礦自2014年引進FRT生物酶筑路技術，采用低成本、高效率的快速筑路FRT路易酶材料，為礦山運輸道路通行難題的解決帶來了希望。FRT生物酶道路自2014年7月動工以來，道路修筑長度達到了10km，道路路面寬度為30m。FRT生物酶道路運行8年以來，取得了重大的突破性效果，路面平整度、道路強度明顯提高，車輛運行平穩，卡車油耗下降了17.4%，路面揚塵減少了60%以上，設備故障率也大大降低，FRT生物酶道路運行結果如圖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用的可行性分析

從采區運輸道路參數、運輸設備運行參數、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用的可行性進行分析。

相比之下，德興銅礦運輸道路更寬、橫向坡度更小、拐彎半徑更大，具有更好的修路基礎；運輸設備總重遠大于北衙金礦。根據漿土路越壓越實的屬性，德興銅礦設計漿土路可能具有更好的運行效果。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和泥帶法長度都達到了中等黏土的水平，配合0.5～2cm連續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用具有可行性。

5 漿土路在德興銅礦的應用效果

北衙金礦漿土路試驗道路雨天不打滑、不陷車，晴天通車幾乎無揚塵，灑水次數降為原來的1/3，可以大幅度減少路料消耗和道路養護作業，大幅度降低道路維護成本；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，路面強度、密實度等得到顯著改善，路面不易翻漿，也無明顯車轍，露天礦揚塵可減少60%以上，有效降低了燃油消耗、輪胎磨損以及設備故障率。

表1 德興銅礦與北衙金礦道路參數、運輸設備以及黏土屬性對比

通過類比分析北衙金礦漿土路試驗道路和勝利露天煤礦FRT生物酶道路的運行效益，同為大型露天礦山的德興銅礦，在實施漿土路修筑技術后，其路面強度明顯提高，道路路面平整度由87.5%提高到90%以上；采區道路灑水降塵次數由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，大大降低道路養護工作量。漿土路的運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，漿土路修筑技術在德興銅礦有廣闊的應用前景。

6 結論

（1）漿土路是一種新型路面筑路技術，在重載道路領域已經得到廣泛應用。

（2）漿土路的應用在安全生產以及成本管控上具有顯著成效。在安全上，實現了雨季不易打滑和陷車，晴天不易揚塵；在生產上，減少了道路修筑對運輸生產作業的影響，提高了礦山生產效率；在成本上，大幅度降低了道路養護成本，降低了礦用卡車輪胎磨耗、柴油消耗和設備損耗。（3）對比分析北衙金礦漿土路試驗道路和勝利露天煤礦FRT生物酶道路的應用與效益，漿土路修筑技術在德興銅礦有廣闊的應用前景。