煤矸石路基施工

【摘 要】煤矸石指的是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石.煤矸石是煤炭生产中的废料,煤矸石处理一直是困扰煤炭企业的一个难题,虽然中国矿业大学缪协兴校长提出了绿色开采,将煤矸石作为充填材料充填回工作面,但是绿色开采等技术并没有广泛实施,如果将煤矸石作为高速公路的路基材料,可以解决煤炭生产中的废料处理问题,但是煤矸石路基的使用性能是人们关心的话题.

【关 键 词】煤矸石；路基；施工

一、煤矸石的特性及其应用价值

煤矸石是与煤层伴生的矿物质,常蕴藏在原始煤层的顶板、底板或煤层中间,煤矿上常称之为“夹矸”.煤矸石的成份随地区的不同而各异,各类岩石成份都可能存在,而且,由于它与煤层伴生,受长期的吸附作用,其上多含有残留煤,开采后并不能将煤份全部去掉,所以新矿煤矸石多为黑色或黑灰色,块径大,细料较少,而堆放时间较长的煤矸石多呈红色、、灰色或多种颜色混杂,块径较小,细料增多,级配较好我们管区内用的是枣庄煤矿的煤矸石,其主要成份是泥质页岩、砂岩等易风化的岩石,云母、打英等硬质岩石也有,但含量较少.煤矸石为工业废料,其堆放和管理是煤炭生产单位的一件棘手的事,用它作路基填料,可以有效地减少矿区用地,扩大工业广场,美化矿区环境,消除煤矸石对大气的污染,简化煤矿操作程序.对于公路施工单位来说,则可大规模减少取土场,特别是高速公路,多建设在经济发达地区,减少取土场显得尤为重要.因此,只要运距合适,应该尽可能将煤矸石利用起来,使之变废为宝.

二、煤矸石路基的使用性能分析

1.煤矸石路基的使用要求.对于煤矸石路基的使用要求从三方面说明,煤矸石路基对于煤矸石物理性能的要求,煤矸石路基对于煤矸石化学性能的要求,以及煤矸石路基对于煤矸石力学性能的要求.首先煤矸石路基必须使用硬质煤矸石以满足填筑路基的要求,此外泥结煤矸石在高速公路路基中应该禁止使用,因为泥结煤矸石遇水后强度会迅速弱化.其次煤矸石路基中的煤矸石粗细程度应该符合一定比例,自然配比较差的煤矸石以及粗颗粒较多的煤矸石在路基中应该避免使用.最后煤矸石的单轴抗压强度应该符合要求,在高速公路路基中煤矸石的单轴抗压强度应该不小于15MPa.经过对煤矸石物理性质、化学性质以及力学性质的分析,结合《公路路基施工技术规范》和《公路路基设计规范》对路基填料的要求得出对煤矸石路基的使用要求.

2.煤矸石填筑路基施工与质量要求.煤矸石填筑路基施工不但要注意煤矸石原材料的选取、高速公路路基原地面的处理,还要做好煤矸石的搬运和保存等工作,保证煤矸石在使用过程中满足煤矸石路基的使用要求.此外,还要做好其他路基施工的准备工作,不放过每一个细节,做好路基施工的所有准备工作.煤矸石填筑路基施工还要做好路基的碾压工作,分析煤矸石路基的碾压机理、碾压方式以及碾压原则.建议在煤矸石路基施工中采用碾压密实、破碎、再碾压、再压密这一渐进压密的过程,经过对煤矸石的物理、化学和力学性质的分析,煤矸石路基应该尽量避免大块的煤矸石块体出现,这种碾压方式可以减低煤矸石的大矸石块的比例,有利增加煤矸石路基的强度.最后,还要对煤矸石填筑路基做好质量检测工作,保证煤矸石填筑路基满足《公路路基施工技术规范》和《公路路基设计规范》的相关要求,以及煤矸石路基使用要求的煤矸石物理性质、化学性质以及力学性质.

3.煤矸石填筑路基的经济效益.使用煤矸石填筑路基有很大的经济效益,一方面用煤矸石填筑路基降低了煤矿处理煤矸石的开支,现在许多煤矿煤矸石堆积成山,对环境造成了很大的污染.另外一方面煤矸石填筑路基降低了高速公路施工中路基材料的费用,煤矸石填筑路基属于废物利用,只有运输、保存以及煤矸石加工的费用.

三、煤矸石路基级配要求

路基填筑对填料级配要求不是十分严格,但一定要保证填料密实.对煤矸石来说,有以下几点要求：

1.从承载力和稳定性上来讲,煤矸石填筑路基必须采用硬质煤矸石,且存放5年以上,严禁使用泥结煤矸石：泥结煤矸石遇水后强度迅速下降,导致路基承载能力下降,直接影响道路使用性能.

2.一般矿区的煤矸石是由各种粒径的颗粒组成,各粒径所占数量由于各地区、年代的差异没有固定的比例关系.自然级配较好的煤矸石经过碾压后能形成致密结构,适用于路基填方；自然级配差、大颗粒所占比例较大的煤矸石不宜直接用作路基填料,但可经过破碎处理或掺拌粉性土改良后使用.

3.压实度为96%的煤矸石路基填筑最大粒径不得大于100mm,压实度为94%的.煤矸石路基填筑最大粒径不得大于层厚的2/3,宜不超过200mm；路基含水量控制在最佳含水量士2%.

四、煤矸石路基稳定性要求

1.煤矸石具有潜在的不稳定性,具有膨胀性的煤矸石用于路基填筑时,在道路使用期内煤矸石路基会发生膨胀,导致面层开裂,所以根据路基填料中对膨胀土的使用规定,煤矸石用于路基填筑时颗粒自由膨胀率应小于40%,且有膨胀性的煤矸石占混合填料的比例不得大于50%,必要时应使用粘土掺填,路基包边土不得使用膨胀土.

2.煤矸石化学组分决定了煤矸石的长期稳定性能,为了保证路基填料的稳定性,煤矸石矿物中Si02、A1203、Fe203等氧化物总含量要大于70%；烧失量不超过20%；小于15%时最佳：为防止路基塌陷,煤矸石填料中有机质含量不超过10%：煤矸石路基中不得使用强崩解性的填料,煤矸石崩解量不得超过30%.

经过多年的探索和实践,我们认为,煤矸石作为一种路基填筑材料,有多项技术指标优于普通土,煤矸石填筑的路基稳定性能好,粘结性强,有较强的抗雨水冲刷能力和抗风雨侵蚀性能.而且煤矸石填筑路基施工条件更加宽松,施工工艺更加简捷（土方路基受天气环境的制约较大）.其材质特征完全符合路基填料路用特性的要求.