周浩浩

（廣東宏大爆破工程有限公司，廣東廣州 510623）

當(dāng)前，露天礦山的施工開采中卡車運(yùn)輸?shù)氖┕?yīng)用非常普遍，卡車運(yùn)輸調(diào)運(yùn)方便、機(jī)動(dòng)靈活的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)適合于各種復(fù)雜地形條件下的露天礦[1]。巴基斯坦塔爾煤田二區(qū)塊露天煤礦項(xiàng)目主要采用單斗采裝-汽車運(yùn)輸工藝，其投資低、建設(shè)快、開采程序靈活、開拓運(yùn)輸系統(tǒng)多樣的特點(diǎn)[2]，讓寬體自卸式卡車在此露天礦山項(xiàng)目運(yùn)輸作業(yè)中被加以發(fā)展應(yīng)用，有效的提高了建設(shè)速度和生產(chǎn)能力，但在實(shí)際的生產(chǎn)施工過程中也出現(xiàn)了相應(yīng)的問題，其中，針對(duì)于濕土、黏土、含水料等物料的裝載運(yùn)輸中出現(xiàn)了粘連車廂、物料排卸不完全的現(xiàn)象，粘連的物料在車廂中占用車輛的裝載空間，車輛攜料往復(fù)運(yùn)輸，減少裝車率，提升了油耗，降低生產(chǎn)效率，增加運(yùn)輸成本。為解決彌補(bǔ)物料粘廂問題對(duì)設(shè)備實(shí)際使用性能的影響，解決工藝中存在的問題，可以對(duì)車廂內(nèi)輪廓進(jìn)行整體鋪裝防粘滑板以解決粘廂問題，探討分析了這種經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單、工程適用的可行辦法。

1 礦山概況

1）礦山水文地質(zhì)。塔爾煤田二區(qū)塊項(xiàng)目位于干旱、半干旱沙漠地帶，主要有3 層含水層，第3 層含水層位于煤層底板，第1、第2 含水層為施工剝離區(qū)域。其中，第1 含水層上部至地表為第四系沉積沙丘層，第2 含水層至第1 含水層為新近系上新統(tǒng)河湖相沉積層；新近系上新統(tǒng)地層為典型的河湖相沉積地層，全區(qū)分布。上部主要由砂質(zhì)淤泥和黏土組成，而下至10 m 也有砂質(zhì)淤泥層；該層厚度為69.65～93.40 m，平均80 m；泥巖類抗壓強(qiáng)度0.022～3.96 MPa，屬極軟-軟巖類剝離層。

2）礦山設(shè)備選型及數(shù)量。塔爾煤田二區(qū)塊項(xiàng)目是產(chǎn)能3.8 Mt/a 褐煤剝離施工項(xiàng)目，其中巖土剝離選用斗容為7 m3的小松PC1250 反鏟液壓挖掘機(jī)17 臺(tái)；載重為60 t 的同力875 礦用寬體自卸式卡車122 臺(tái)。

2 運(yùn)輸卸料過程中存在的粘廂現(xiàn)象及解決方案

2.1 卸料存在的粘廂現(xiàn)象及影響

1）河湖相沉積層濕黏物料占煤層上部巖土剝離量的57%左右，隨著礦區(qū)土方的剝離，進(jìn)入到第1含水層后（18～-60 m）的巖土含水率較高，具有較強(qiáng)的黏性，同力875 型自卸式卡車在運(yùn)輸排棄過程中，黏性的物料會(huì)出現(xiàn)卸料困難和粘廂卸不下來、卸不凈的現(xiàn)象。

2）卸料存在的影響：①現(xiàn)場(chǎng)需專門增調(diào)挖機(jī)用于清理殘留車廂的物料，增加了運(yùn)輸環(huán)節(jié)時(shí)間，增加了生產(chǎn)成本；②增加排場(chǎng)指揮人員勞動(dòng)環(huán)節(jié)、工作量，費(fèi)力不安全；③對(duì)于未清理及未清理干凈的車輛來回往返重復(fù)拉運(yùn)，降低裝車率，增加油耗；④卡車、挖機(jī)發(fā)揮不出應(yīng)有的生產(chǎn)效率，嚴(yán)重影響設(shè)備的性能發(fā)揮。

2.2 車廂粘料機(jī)理與解決辦法

2.2.1 車廂粘料機(jī)理

土壤黏附是一種界面現(xiàn)象，是觸土部件與土壤發(fā)生物理、化學(xué)相互作用的結(jié)。巖土在車廂緩慢舉升的過程中其抗剪切滑動(dòng)的力主要是由黏聚力和摩擦阻力組成，當(dāng)抗剪切力大于巖土重力在滑動(dòng)面上的切向分力時(shí)就會(huì)出現(xiàn)巖土粘廂的狀況。

黏廂條件：F>Gl=mg sinθ

式中：F 為抗剪切力，N，F(xiàn)φ為黏聚力，N，F(xiàn)f為摩擦阻力，N；Gl為重力沿滑動(dòng)面的切向分力，N。

2.2.2 黏廂機(jī)理要素

1）摩擦阻力。在卡車參數(shù)不變的條件下，摩擦阻力主要是受巖土和車廂接觸面的摩擦阻力系數(shù)影響，而摩擦阻力系數(shù)取決于接觸面材質(zhì)和光滑程度。接觸材質(zhì)。改變巖土和車廂的接觸面材質(zhì)來改變摩擦阻力系數(shù)。可以噴涂隔離涂層或是鋪裝隔離膜板，比較簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。增加光滑程度以減小摩擦阻力系數(shù)，受限于材料的加工工藝以及使用過程中的磨損，困難較大，實(shí)施度較低。

2）黏聚力。巖土黏聚力主要是由土壤性質(zhì)、土壤含水率和接觸面材料質(zhì)地引起，另有研究表明，土壤黏附與土壤和接觸材料接觸面形成的束縛水膜有關(guān)，而這也直接與土壤含水率有，土壤黏聚力主要取決于界面的水膜張力，不同界面材質(zhì)對(duì)水膜的影響較大。

2.2.3 車廂粘料解決辦法與防粘滑板材料選擇

1）通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)巖土粘廂機(jī)理要素的分析發(fā)現(xiàn)，通過改變巖土和車廂接觸面的材質(zhì)來改變摩擦阻力系數(shù)和土壤黏聚力系數(shù)，進(jìn)而減少降低巖土對(duì)車廂的黏聚性。改變接觸面的材質(zhì)主要包括2 種途徑：①噴涂隔離涂層；②鋪裝隔離膜板。相較于鋪裝膜板分析發(fā)現(xiàn)：噴涂涂層使用壽命周期短，維護(hù)率過高，最終對(duì)比選擇通過鋪裝防粘滑板的方式來解決巖土粘箱的問題。

2）防粘滑板。一種鋪設(shè)于自卸式卡車車廂防止黏土粘箱的高分子聚合塑料滑板?；逡螅耗湍バ詮?qiáng)、潤(rùn)滑性高、摩擦系數(shù)低、抗沖擊、韌性足、憎水性。根據(jù)滑板的性能要求對(duì)比相應(yīng)的其他材料吸水和磨損的參數(shù)表征，超高分子量PE 材料的滑板更符合要求。其極高的耐沖擊性，按GB1843 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行懸臂梁沖擊試驗(yàn)無破損；良好的自潤(rùn)滑性，滑動(dòng)摩擦系數(shù)僅為0.07～0.11; 極高的耐磨性，是鋼管的4～7 倍，聚乙烯的10 倍等；價(jià)格實(shí)惠，壽命長(zhǎng)，抗疲勞強(qiáng)度大于50 萬。

2.2.4 鋪裝方法及工藝

車廂上半部鋪設(shè)，沿車廂內(nèi)輪廓U 型一體裹覆，用鉚釘多排鉚定，并在兩側(cè)邊緣用封條壓片固定。常見塑料性能參數(shù)見表1。超高與其他材料砂漿磨耗對(duì)比見表2。

表1 常見塑料性能參數(shù)

表2 超高與其他材料砂漿磨耗對(duì)比

3 對(duì)比試驗(yàn)與效益分析

3.1 對(duì)比試驗(yàn)

1）測(cè)試平臺(tái)。采場(chǎng)6～采場(chǎng)18 平臺(tái)北，-6～6 平臺(tái)北，-18～-6 平臺(tái)南。

2）測(cè)試車輛。3010#、3021#～3035#、3052#～3056#、3058#共計(jì)22 輛同力寬體自卸車。

3）測(cè)試方法。對(duì)比法，通過統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)鋪裝防粘滑板前后小挖機(jī)對(duì)粘廂車輛扒料的次數(shù)的比對(duì)來說明防粘廂效果。

4）測(cè)試結(jié)果及分析。對(duì)比數(shù)據(jù)選擇了試驗(yàn)樣本近期安裝滑板前后近4 個(gè)月的扒料統(tǒng)計(jì)記錄。統(tǒng)計(jì)分析顯示：通過安裝前后的對(duì)比分析，樣本安裝前平均每天需要清理的粘廂車數(shù)為82.5 車次，樣本安裝后平均每天清理粘廂車數(shù)為0.6 車次，其粘廂率較之前未安裝滑板時(shí)下降了99.3%，安裝前后對(duì)比之下差異巨大，說明鋪裝有防粘滑板的車輛防粘廂效果顯著。

3.2 效益分析

項(xiàng)目礦建期剝離量1.12 億m3，其中工程煤量1.12 Mt，而河湖相沉積層的濕黏土物料占巖土剝離總量的57%，即近60 Mm3的濕黏土剝離量。

從樣本扒料統(tǒng)計(jì)分析記錄可得每月平均需扒料車次n 約為2 475 次，而根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，平均每趟扒料增加清理時(shí)間2.5 min，調(diào)度時(shí)間1.5 min，累計(jì)4 min，即每月因需要扒料清理車廂耗時(shí)T 為9 900 min，而1 個(gè)循環(huán)運(yùn)輸時(shí)間周期t 約為30 min，相當(dāng)于影響了330 車次。參考當(dāng)月扒料挖機(jī)油料統(tǒng)計(jì)，平均每天消耗柴油400 L，目前柴油單價(jià)158 盧比，約合人民幣6.7 元，即每月消耗油料價(jià)值80 400 元。

根據(jù)同力875 自卸式卡車的車廂參數(shù)，選用10 mm 厚度的超高PE 防粘滑板，其單價(jià)為130 元/m2，使用壽命為7～8 個(gè)月，采用U 型鋪裝，面積為20.5 m2，綜合得出單車鋪裝成本為2 665 元。

在防粘滑板的使用壽命周期內(nèi)（7 個(gè)月來算），對(duì)統(tǒng)計(jì)樣本效益做參照對(duì)比，樣本的鋪裝成本主要為板材成本費(fèi)用5.8 萬元；手工安裝費(fèi)0.5 萬元。而樣本影響效益主要為影響的產(chǎn)值約124.74 萬元；挖機(jī)租賃費(fèi)用28 萬元；挖機(jī)油料消耗費(fèi)用56.28 萬元；人工成本費(fèi)4.6 萬元等。樣本鋪裝防粘滑板后效益影響巨大，能夠節(jié)約成本，增加效率，是經(jīng)濟(jì)效益切實(shí)可行的方案。

4 結(jié)語(yǔ)

在巴基斯坦塔爾煤田二區(qū)塊露天礦項(xiàng)目自卸卡車運(yùn)輸作業(yè)施工過程中，選用超高分子量聚乙烯塑料制作的防粘滑板，采用U 型半車裹覆鉚固鋪裝，具有安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地解決現(xiàn)場(chǎng)濕黏料的運(yùn)載過程粘廂情況。