矿山质量论文矿山质量安全论文：云南矿山公路质量对汽车运输成本及安全影响.doc

矿山质量论文矿山质量安全论文：
云南矿山公路质量对汽车运输成本和安全的影响
摘　要: 云南矿区公路由于其独特的自然地理状况造就了其特殊的矿山道路条件。就目前云南矿山公路存在的问题,分析了云南矿山公路质量对运输成本及运输安全所造成的影响,提出了改善道路质量的技术措施。
关键词: 矿山公路;运输成本;运输安全
1矿山公路的特点
矿山道路不同于其它汽车运输道路,矿山公路以行驶矿山自卸汽车为主,其它车辆很少。而一般公路有载重不等的大小客货车,种类繁多。矿山公路与其他公路相比,具有以下特点: (1)载重大,汽车运行范围限制在矿山固定线路上。(2)车流密度不大,且很均衡。(3)随着矿山工程的延伸,其运距逐渐增加。(4)由于对矿山道路的要求不一,有主干线道路、支干线道路和临时道路之分。因此,设计矿山公路时有:行车平均速度快;道路养护和汽车维修量小;轮胎磨损少;省油、安全;驾驶平稳舒适等要求[1]。
2云南自然地理状况对矿山公路质量的影响
2·1云南地形、地貌特征
云南属青藏高原南延部分,地形以元江谷地和云岭山脉南段宽谷为界,分为东、西两部。云南地貌有五个特征: (1)高原波状起伏。相对平缓的山区只占总面积的10%,大面积土地高低差参,纵横起伏,一定范围又有和缓的高原面。(2)高山峡谷相间。滇西北有著名的滇西纵谷区,高黎贡山为伊洛瓦底江与怒江的分水岭,怒山为怒江与澜沧江的分水岭,云岭为澜沧江与金沙江的分水岭,各江强烈下切,形成极其雄伟壮观的地貌形态。(3)地势阶梯递降。全省分三个梯层:滇西北徳钦、香格里拉县一带为第一梯层;滇中高原为第二梯层;南部、东南和西南部为第三梯层,平均每公里递降6m。(4)断陷盆地错落。盆地和高原台地,西南地区俗称“坝子”,这种地貌云南随处可见。(5)江河纵横、湖泊棋布。云南不仅山多,河流湖泊也多,构成了山岭纵横、水系交织、湖泊棋布的特色。由云南的地貌特点可知,云南矿区公路所在的地区多属于山岭区地形。
2·2云南气候、水文条件
西南属于亚热带湿润季风气候,具有水热同季、降雨丰富和集中、湿度大、无霜期长的特点,由于西部地区特殊的地形、气候、水文条件,在降雨季节,易形成强大的地表流水或引起河流泛滥,而冲毁公路路基、公路涵洞及桥梁,甚至引发崩塌、滑坡,从而对矿山公路的地质环境和运营环境造成破坏。
2·3地质条件
地质条件对矿山公路建设影响极大,与矿山公路工程活动相互联系、相互影响、相互制约,而且直接影响矿山公路的工程造价和运输环境,不良地质条件极大地增加了矿山公路建设维护的工程量和费用。
西部地区矿山公路建设的地质条件复杂,是我国崩塌、滑坡、泥石流最主要的分布区域,地质灾害类型众多。西南地区是著名的岩溶地貌发育区,岩溶的形态类型很多,它们对公路的地质环境危害很大;云南是地震多发区,区内新构造运动和地震活动强烈,地震也是诱发崩塌、滑坡、泥石流的原因之一;区内特殊的土类具有各自特殊的性质,对矿山公路地质环境危害也很大。
3云南矿区公路存在的问题
目前许多矿方管理人员认为矿山公路存在期短,汽车机动性高,道路路面等级标准可低一点,这样能够减少道路初期建设的投资,于是,矿山道路路面类型普遍采用中级、低级,以节约基本建设投资。因此,在矿山生产作业中,道路存在以下几种问题: (1)泥结碎(砾)石路面多,该型路面渗水性较大。特别是在降雨、雪时,道路含水量增加,道路基层的承重能力下降,汽车反复行驶过后,易使道路受到损坏。(2)道路经矿山重型载重汽车多次运行,面膜层的碎石受到汽车轮胎的频繁碾压,产生了过粉碎和泥化现象,由自然风和汽车运行时所产生的气流带起路面相当部分的泥砂,致使道路路面出现局部凸凹不平,并且道路飘浮粉尘过多,影响汽车驾驶人员的作业环境。(3)在多雨的季节里,泥结碎(砾)石路面结构变得松驰,易被水流冲刷,路面会出现坑洼。(4)道路上常有汽车散落的较大块状的矿石、岩石,对路面和汽车都有损害。尽管其量很少,但日积月累会逐渐增多,不及时清除会延长汽车的运输周期,增加轮胎磨耗。(5)由于推土机等重型履带式设备在矿山道路上行走而损伤路面。(6)道路基层以下地层和回填土地段密实度与稳固性在各地段之间都存有差异[1]。因此,路基的沉降速度有所不同,道路在使用一段时间后,各路段的下沉程度不一样,使道路坡度有所变化,严重时会出现坎坷不平。总之,矿山道路的质量直接影响到运输的成本和安全,提高矿山公路的质量,对降低运输成本,确保安全具有十分重要的意义。
4运输道路技术指标对云南矿区运输汽车安全的影响
运输道路的线形是公路的基本骨架,一旦建成就难以改动,甚至无法改动。公路线形设计应结合地形、地质等诸多因素进行综合性立体设计[2]。以下针对云南矿区特殊的自然地理状况,就某些相关技术指标对运输安全的影响加以阐述。
4·1云南矿区公路平面线形要素与运输安全
公路平面线形即公路中心线在水平面上的投影。平面线形要素主要包括直线、圆曲线、缓和曲线、视距等,以下分别从这4个方面分析其对运输安全的影响。
4·1·1直线
直线具有视野开阔、超车视距大等优点,但就直线与道路交通安全之间的关系而言,有资料指出:一次直线的最大长度小于3min行程对交通安全比较有利。若过长的直线段易使驾驶员产生疲劳,导致注意力分散,反应迟缓,一旦遇见紧急情况,常因措手不及而肇事;另外,驾驶员在长直线路段容易开快车,致使车辆在进入直线路段未端后的曲线部分的速度仍然较高,若遇到弯道超高不足或其它偶然干扰,往往造成车辆倾覆或其它交通事故。
4·1·2圆曲线
一般情况下,曲线段的事故风险高于直线段,而曲线半径是影响行车安全的最主要因素。圆曲线半径值的确定是依车辆行驶的横向稳定性而定的,其最小值按车辆在弯道处行驶时所产生的离心力等于横向力,不超过由轮胎与路面间的摩擦力所能承受的程度为限,并考虑乘车人员是否舒适,经计算确定。
4·1·3缓和曲线
缓和曲线是指在直线和曲线或不同半径的大曲线和小曲线之间的渐变曲线,是一段曲率逐渐变化的曲线。其作用主要有:一是车辆从一曲线过渡到另一曲线的行驶过程中,缓和曲线使离心力加速度逐渐变化,从而缓和人体感受到的离心力加速度的急剧变化;二是缓和曲线通过其曲线的逐渐变化,可适应转向操作行驶轨迹及路线顺畅,达到视线平顺,视觉协调,驾驶员易于操作;三是缓和曲线可以作为超高变化的过渡段。
4·1·4视距
为了保证交通安全,驾驶者看到一定距离处的障碍物或迎面来车,进行刹车或绕过在道路上行驶所必须的安全距离,称为车辆行车视距。视距问题是导致交通安全事故的主要原因之一。
4·2云南矿区公路纵断面线形要素与运输安全
纵面线形是指道路中心线在垂直平面上的投影,其线形要素包括竖曲线、路段纵坡度等。
4·2·1曲线超高
当行车速度<15 km/h时,可以不设超高。否则,为防止车辆倾覆,保证车辆平稳地通过转弯路段,必须设置曲线超高。
4·2·2纵坡度
纵坡是矿山公路主要技术参数之一。纵坡确定得合理与否,直接影响到矿区汽车的行驶安全、使用寿命、道路的使用质量、工程投资和运输成本等。纵坡过大,汽车上坡时使用低速挡过久,水箱的水容易沸腾,油管容易“气阻”发生熄火,造成抛锚等现象;下坡时,重载车辆制动比较困难,制动器温度急剧上升,且刹车次数多,导致轮鼓发热,甚至失效而发生安全事故。如果纵坡过小,就会使线路增长,工程量大,基建投资多。
根据目前矿山使用重型汽车发动机性能曲线,路的纵坡可达6% ~12%,但要保持正常工作最好不要超过6% ~8%。连续爬坡300~500m时,要设置纵坡不大于3%的缓坡段,缓坡段长度一般为40~50m。
4·3云南矿区公路横断面要素与运输安全
横断面几何要素的宽度将直接影响驾驶员的驾驶行为以及判断与其它车辆或其它道路使用者横向安全距离的能力,因此,横断面要素的宽度对公路安全性较为重要。
4·3·1路面宽度
路面宽度主要是根据所使用汽车的具体尺寸来确定的,同时还要考虑排水设施、安全护挡等因素。一般情况下,单车道路面宽度是车宽的2倍,双车道路面宽是车宽的3·5~4倍。
4·3·2路的横坡
路的横向坡度的选择应以有利于路面排水和行车平稳为原则。在雨量大的地区,横坡值一般选3%。横坡可以采用在整个路幅宽度向一面倾斜,把水排入一侧边沟的单向横坡。但在设计中应尽量创造双向横坡,因为它可以减少路面上的积水。
4·4云南矿区平纵线形组合设计对运输安全的影响
当车辆行驶于同时有平面曲线存在的纵坡路段时,驾驶员一方面要完成转弯动作,同时需要调整车辆状态完成下坡或上坡动作, 2种动作的组合增加了驾驶员对车辆行驶状态控制的复杂程度;另外,弯坡区段易受障碍物的影响,形成视距阻碍区,影响通视,从而使得公路上弯坡区段成为事故多发地,特别是多弯道坡段加滑溜路面常为事故多发地段。
4·5云南矿区排水沟
为了防止路面积水引起车辙和冲溃,把路基泡透,破坏整个公路的稳定性,必须设置排水沟,水沟断面一般为梯形,沟深及底宽≥40 cm。
5云南矿区公路质量对运输成本的影响
矿山汽车的运输成本主要由轮胎燃油等的辅料费、维修保养费等决定。
5·1轮胎的影响
轮胎费用在矿山运输成本中约占20% ~30%。如果道路路面有尖状岩石、采场及排土场路况差,曲线超高不合理、路面翻浆高低不平等都会造成轮胎划伤、热剥离损坏及磨损加大。非正常损坏的轮胎和轮胎的快速磨损导致运输成本升高[3]。
在实际工作中为了节约轮胎的费用,加强线路养护,应按照坡度小、转弯半径大、转弯反坡适度的原则来规划道路;路面有一定的高度,洒水降尘,坚固平坦无石子,宽度为车宽的3~4倍;在特殊地段,设置限速标志和路面指示标志,采场工作面和排土场及时清理撒料。
5·2燃料的影响
燃油费用约占运输成本的20%左右,道路如果宽度不够,路面起伏不平坡度大、道路翻浆等都会造成车辆等、停次数增加,起动频繁,行驶阻力增加,导致车辆达不到经济运行速度,从而使油耗增加,运输成本增大。因此注意平盘固定线路及主干道宽度、路基的深度及路基的稳定性、垫层及层面的坚实性、路面的平整度、横向的拱形结构,这样可以防止路面的积水及积水浸泡造成的路基松软或塌陷,以及解冻时期的道路翻浆,确保车辆在经济车速下行驶,达到节油的目的[4]。
5·3维修保养
维修及保养费用约占运输成本的25%左右,矿山道路质量差,就会造成配件的过早损坏;道路灰尘大就会阻塞空气滤芯使发动机的磨损加剧;其它液压系统和电器配件的损坏也与道路质量有直接关系。配件的损坏和汽车使用寿命的降低,使汽车的维修和保养费用增加。因为在凸凹不平的路面上行驶的车辆平均技术速度很低,但发动机转速却很高,而且负荷也大,气缸内平均压力很高,因而气缸、活塞组件磨损严重,同时也会影响氮缸(悬挂弹簧)的使用寿命,过早出现损坏。另外还会对车架形成影响,使车架出现开裂现象。所以,经常在凸凹不平的路面行驶的矿用汽车,其发动机的大修间隔里程将缩短32%。矿用汽车在崎岖不平的道路上行驶时,车身垂直弹起的加速度可达20 ~30m/s,对汽车技术状况影响很大,尤其是底盘部分总成结构,往往遭到直接的破坏或损伤[5]。因此必须重点做好道路质量的保养,经常保持路面平整,无散落石块;及时修补破损的路面和翻浆的路段;加强路面的防尘;改、扩建道路、采场、排土场道路移设要紧跟推进的速度,确保道路质量达到最佳经济运行。
6云南矿区公路对运输安全的影响
(1)道路技术指标不符合要求易导致事故。道路技术指标有道路的宽度、纵坡、横坡、转弯半径、曲线超高、挡墙高度等,这些都要根据车型严格计算。如果这些指标达不到设计要求,就会导致汽车相刮撞、流坡等事故,甚至造成汽车冲出挡土墙掉到台阶下的恶性事故[3]。
(2)道路保养不到位容易导致运输事故。日常养护的方法主要是:修补路面坑槽、清扫路面的杂物、保持路面的平整。如路面不平整、翻浆,车辙沟坑妨碍转向操纵,泥泞、坑洼的路面降低了车辆的通过能力和制动效果,将引起汽车陷车、滑下路面等行车事故。
(3)不符合要求的道路,车速只能达到10 km/h左右,并且颠簸不堪,这将严重影响驾驶人的身心健康和工作效率,产生烦躁心理而引发事故。
7结语
影响矿山道路质量的原因很多,针对上述存在问题,阐述一下解决途径。
(1)路基。按荷载计算并确定路基原厚度,采用外加材料,以形成稳固的路基。
(2)基层增加平整度。主要措施除了加强路面养护工作,随时修整外,最好能在泥结碎石路面上加铺磨耗层和保护层,视当地材料情况可采用厚度<4 cm的瓜子石、粘土石硝或粘土砂作为磨耗层,砂作为保护层,以减轻车辆对泥结碎石的直接磨损[6]。
(3)解决泥结碎石路面的扬尘问题。产生扬尘的主要原因是粘土的粘结力太弱且粒径较细,在汽车行驶所产生的真空吸力作用下使大量粘土从路表面扬起。解决扬尘的办法较多,最简单的方法是洒水,另外使用阳离子乳化沥青等抑尘剂方法,经现场试验证明是经济有效的[6]。(4)加强道路的养护以保持良好的路况。保证汽车运输生产的正常运行,矿山道路养护工作是一项重要的环节。道路养护的主要任务是完成对路面进行修补、清扫、整平和道路日常养护等作业。在重视道路养护的同时,还需严格监控道路的施工质量,各道工序严格按照设计要求进行。不符合标准的路段,一定要返工,避免造成车损路毁的不良后果。
(5)设置限速标志和路面指示标志。根据具体路段的实际需要,均设立相应交通标志,比如限速标志、禁止超车标志等。在矿山汽车运输生产中真正做到“以路养车”,保持良好的路况,不但会使汽车运输效率提高,且燃料消耗、轮胎磨损和修理费用将降到最低限度,从而获得较高的经济效益。
参考文献:
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