某矿井及选煤厂运煤道路主要技术参数的选定

某矿井及选煤厂运煤道路主要技术参数的选定

李鲜红

中煤科工集团北京华宇工程有限公司陕西西安710075

摘要：一条设计合理的运煤道路对于大型矿井及选煤厂的运输使用尤为重要。本文根据矿井及选煤厂产品运输的规模、道路的使用性质、道路所处的地理位置及自然特性等计算、选定道路的等级及各主要设计参数。

关键词：交通量；道路等级；路基填料最小强度；压实度；路基回弹模量；道路结构层。

一、概况

该运煤道路主要承担矿井及选煤厂建设期间以及建成后材料、设备以及产品煤的运输任务。该道路设计为沥青混凝土道路。

二、交通量及道路等级的确定

矿井及选煤厂产品煤外运量为6.46Mt/a。考虑产品煤全部由汽车外运，矿井和选煤厂年生产日按330天计算，日生产不均衡系数按1.2考虑；矿井和选煤厂生产材料按矿井设计规模的3%计（0.19Mt/a），日运输不均衡系数按1.15考虑。计算出矿井及选煤厂每日最大外运量为：

产品煤：（6.46×106&pide;330）×1.2≈23491(t)

生产材料：（6.46×106×0.03&pide;330）×1.15≈676(t)

《厂矿道路设计规范》ＧＢＪ２２—８７中规定双向行驶的厂矿道路，不应计入空载重型自卸车的交通量。主要行驶重型自卸汽车的厂矿道路，应以重型自卸汽车为标准车。

运煤道路主要以运煤车为行驶重型自卸汽车。设计以运煤车为载重32t，总重54t，满载时前轴重18t、后轴重36t的上海SH-380A汽车为计算标准,年平均日交通量为（重车）：

（23491+676）&pide;32≈756(辆)

《厂矿道路设计规范》ＧＢＪ２２—８７中规定大、中型厂矿企业的对外道路、小型厂矿企业运输繁忙的对外道路、运输繁忙的联络道路，其各种车辆折合成载重汽车的年平均日双向交通量在2000～200辆时，宜采用三级场外道路。

根据上述计算结果、矿井及选煤厂远景发展要求，该运煤道路宜选择公路二级或场外道路二级。综合考虑选择场外道路二级，设计时速为40km/h，双向四车道，每车道宽度3.75m，道路中央设置１ｍ宽中央隔离带，道路总宽度为16ｍ。

三、路基填料最小强度（CBR）及压实度的确定

考虑到道路的实际使用情况，结合《厂矿道路设计规范》GBJ22—87及《公路路基设计规范》JTGD30—2004中关于二级公路或高速公路、一级公路对CBR值及压实度的规定，我们选定如下表所示设计值：

四、路基回弹模量设计值的确定

由于道路为新建道路并且缺乏现场实际资料，无法通过实测法或换算法来确定路基回弹模量。假设路基填土为较差的黄土素填土，通过查表法在《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006附录F中查得路基回弹模量。具体步骤如下：

1、确定当地自然区划

根据《公路自然区划标准》JTJ003-86可知，园子沟井田应属于黄土高原干湿过渡区（Ⅲ区），具体可划分在Ⅲ3或Ⅲ4区，当地土质更接近Ⅲ4区。Ⅲ4区为黄渭间山地、盆地轻冻区。次生黄土分布广，有黄土梁分布其间，盆地地下水位较高。路基强度较低。有冲沟，湿限性等病害。黄土为黄色粉性土，填土性质较差。

2、确定路基临界高度参考值

临界高度指在不利季节，路基分别处于干燥、中湿或潮湿状态时，路床顶面距地下水位或地表积水水位的最小高度。根据《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006表F.0.1可知Ⅲ4区黄土粉性土干燥状态下的临界高度为2.4~3.0m，中湿状态下的临界高度为1.7~2.4m。根据道路横、纵断面图可知，道路处于填方区，填方平均高度为5m。又根据道路周围其他场地地质报告资料中地下水位推断可知路基临界高度均大于3m,故道路路基应处于干燥状态。

3、拟定路基土的平均稠度

查《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006表5.1.4—1可知粉质土干燥状态下的平均稠度wc≥1.05。平均稠度越低，路基土回弹模量越低，将路基土的平均稠度取下限，即wc为1.05。

4、拟定路基回弹模量值

根据上述道路路基填土土质、公路自然区划、平均稠度查《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006表F.0.3可知该道路路基土的回弹模量为51.5MPa。另外《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006中规定，当采用重型击实标准时，路基回弹模量设计值可较表列数值提高20%~35%。故提高后的回弹模量值为61.8~69.52MPa。由于回弹模量越低，结构层厚度越厚,故为了道路的耐久性，取下限值61.8MPa。

五、道路结构层的确定

国家标准图集《道路》J007-3中道路结构层的选用是以年平均每日每车道交通量来确定。根据上述计算可知，年平均日交通量为756辆。但设计道路为双向四车道，由于空车不计入交通量，故车道数量可视为两车道，则年平均每日每车道交通量为378辆。但是，考虑到后期重车磅房可能布置在运煤道路上，当运煤车全部需要通过磅房称重时（即从同一车道通过时），可将道路年平均每日每车道交通量视为756辆。

根据上述设计土基回弹模量、计算交通量，选用国家标准图集《道路》J007-3图集中第20页①型（适合行驶上海SH-380A汽车）柔性路面结构组合中年平均每日每车道交通量为800辆，对应土基回弹模量为60MPa时的道路结构层组合，如下：路面结构层为7cm厚中粒式沥青混凝土面层，25cm厚水泥稳定砂砾上基层，21cm厚石灰土底基层。

为了提高道路的耐久性，本次设计对该组合做了相应的更改。将道路面层改为适用于高速公路、一级公路的3cm厚细粒式沥青混凝土上面层、4cm厚中粒式沥青混凝土下面层的双层式路面面层结构,满足《公路沥青路面设计规范》4.2.1条关于二级公路的沥青层最小厚度为6cm的规定。水泥稳定砂砾上基层改为30cm厚，大于《公路沥青路面设计规范》表4.1.5关于水泥稳定类基层的适宜厚度18~20cm的规定。为了降低工程造价，将石灰土更改为等级相同但取材较为方便的天然砂砾，厚度为20cm。

六、结语

合理的道路设计既能使行驶车辆有一个平稳、舒适的运输环境。又能保证企业生产系统流畅、高效的运转，为企业创造较好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]《厂矿道路设计规范》ＧＢＪ２２—８７；

[2]《公路路基设计规范》JTGD30—2004；

[3]《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006；

[4]《公路自然区划标准》JTJ003-86；

[5]国家标准图集《道路》J007-3；

[6]吴金保.运煤道路交通量计算探讨.煤炭工程.2014年11期：21~22+26;