卡车车厢铺装防粘滑板可行性分析

周浩浩

（广东宏大爆破工程有限公司，广东广州 510623）

当前，露天矿山的施工开采中卡车运输的施工应用非常普遍，卡车运输调运方便、机动灵活的独特优点适合于各种复杂地形条件下的露天矿[1]。巴基斯坦塔尔煤田二区块露天煤矿项目主要采用单斗采装-汽车运输工艺，其投资低、建设快、开采程序灵活、开拓运输系统多样的特点[2]，让宽体自卸式卡车在此露天矿山项目运输作业中被加以发展应用，有效的提高了建设速度和生产能力，但在实际的生产施工过程中也出现了相应的问题，其中，针对于湿土、黏土、含水料等物料的装载运输中出现了粘连车厢、物料排卸不完全的现象，粘连的物料在车厢中占用车辆的装载空间，车辆携料往复运输，减少装车率，提升了油耗，降低生产效率，增加运输成本。为解决弥补物料粘厢问题对设备实际使用性能的影响，解决工艺中存在的问题，可以对车厢内轮廓进行整体铺装防粘滑板以解决粘厢问题，探讨分析了这种经济简单、工程适用的可行办法。

1 矿山概况

1）矿山水文地质。塔尔煤田二区块项目位于干旱、半干旱沙漠地带，主要有3 层含水层，第3 层含水层位于煤层底板，第1、第2 含水层为施工剥离区域。其中，第1 含水层上部至地表为第四系沉积沙丘层，第2 含水层至第1 含水层为新近系上新统河湖相沉积层；新近系上新统地层为典型的河湖相沉积地层，全区分布。上部主要由砂质淤泥和黏土组成，而下至10 m 也有砂质淤泥层；该层厚度为69.65～93.40 m，平均80 m；泥岩类抗压强度0.022～3.96 MPa，属极软-软岩类剥离层。

2）矿山设备选型及数量。塔尔煤田二区块项目是产能3.8 Mt/a 褐煤剥离施工项目，其中岩土剥离选用斗容为7 m3的小松PC1250 反铲液压挖掘机17 台；载重为60 t 的同力875 矿用宽体自卸式卡车122 台。

2 运输卸料过程中存在的粘厢现象及解决方案

2.1 卸料存在的粘厢现象及影响

1）河湖相沉积层湿黏物料占煤层上部岩土剥离量的57%左右，随着矿区土方的剥离，进入到第1含水层后（18～-60 m）的岩土含水率较高，具有较强的黏性，同力875 型自卸式卡车在运输排弃过程中，黏性的物料会出现卸料困难和粘厢卸不下来、卸不净的现象。

2）卸料存在的影响：①现场需专门增调挖机用于清理残留车厢的物料，增加了运输环节时间，增加了生产成本；②增加排场指挥人员劳动环节、工作量，费力不安全；③对于未清理及未清理干净的车辆来回往返重复拉运，降低装车率，增加油耗；④卡车、挖机发挥不出应有的生产效率，严重影响设备的性能发挥。

2.2 车厢粘料机理与解决办法

2.2.1 车厢粘料机理

土壤黏附是一种界面现象，是触土部件与土壤发生物理、化学相互作用的结。岩土在车厢缓慢举升的过程中其抗剪切滑动的力主要是由黏聚力和摩擦阻力组成，当抗剪切力大于岩土重力在滑动面上的切向分力时就会出现岩土粘厢的状况。

黏厢条件：F>Gl=mg sinθ

式中：F 为抗剪切力，N，Fφ为黏聚力，N，Ff为摩擦阻力，N；Gl为重力沿滑动面的切向分力，N。

2.2.2 黏厢机理要素

1）摩擦阻力。在卡车参数不变的条件下，摩擦阻力主要是受岩土和车厢接触面的摩擦阻力系数影响，而摩擦阻力系数取决于接触面材质和光滑程度。接触材质。改变岩土和车厢的接触面材质来改变摩擦阻力系数。可以喷涂隔离涂层或是铺装隔离膜板，比较简单，易于实现。增加光滑程度以减小摩擦阻力系数，受限于材料的加工工艺以及使用过程中的磨损，困难较大，实施度较低。

2）黏聚力。岩土黏聚力主要是由土壤性质、土壤含水率和接触面材料质地引起，另有研究表明，土壤黏附与土壤和接触材料接触面形成的束缚水膜有关，而这也直接与土壤含水率有，土壤黏聚力主要取决于界面的水膜张力，不同界面材质对水膜的影响较大。

2.2.3 车厢粘料解决办法与防粘滑板材料选择

1）通过对现场岩土粘厢机理要素的分析发现，通过改变岩土和车厢接触面的材质来改变摩擦阻力系数和土壤黏聚力系数，进而减少降低岩土对车厢的黏聚性。改变接触面的材质主要包括2 种途径：①喷涂隔离涂层；②铺装隔离膜板。相较于铺装膜板分析发现：喷涂涂层使用寿命周期短，维护率过高，最终对比选择通过铺装防粘滑板的方式来解决岩土粘箱的问题。

2）防粘滑板。一种铺设于自卸式卡车车厢防止黏土粘箱的高分子聚合塑料滑板。滑板要求：耐磨性强、润滑性高、摩擦系数低、抗冲击、韧性足、憎水性。根据滑板的性能要求对比相应的其他材料吸水和磨损的参数表征，超高分子量PE 材料的滑板更符合要求。其极高的耐冲击性，按GB1843 标准进行悬臂梁冲击试验无破损；良好的自润滑性，滑动摩擦系数仅为0.07～0.11; 极高的耐磨性，是钢管的4～7 倍，聚乙烯的10 倍等；价格实惠，寿命长，抗疲劳强度大于50 万。

2.2.4 铺装方法及工艺

车厢上半部铺设，沿车厢内轮廓U 型一体裹覆，用铆钉多排铆定，并在两侧边缘用封条压片固定。常见塑料性能参数见表1。超高与其他材料砂浆磨耗对比见表2。

表1 常见塑料性能参数

表2 超高与其他材料砂浆磨耗对比

3 对比试验与效益分析

3.1 对比试验

1）测试平台。采场6～采场18 平台北，-6～6 平台北，-18～-6 平台南。

2）测试车辆。3010#、3021#～3035#、3052#～3056#、3058#共计22 辆同力宽体自卸车。

3）测试方法。对比法，通过统计现场铺装防粘滑板前后小挖机对粘厢车辆扒料的次数的比对来说明防粘厢效果。

4）测试结果及分析。对比数据选择了试验样本近期安装滑板前后近4 个月的扒料统计记录。统计分析显示：通过安装前后的对比分析，样本安装前平均每天需要清理的粘厢车数为82.5 车次，样本安装后平均每天清理粘厢车数为0.6 车次，其粘厢率较之前未安装滑板时下降了99.3%，安装前后对比之下差异巨大，说明铺装有防粘滑板的车辆防粘厢效果显著。

3.2 效益分析

项目矿建期剥离量1.12 亿m3，其中工程煤量1.12 Mt，而河湖相沉积层的湿黏土物料占岩土剥离总量的57%，即近60 Mm3的湿黏土剥离量。

从样本扒料统计分析记录可得每月平均需扒料车次n 约为2 475 次，而根据现场统计，平均每趟扒料增加清理时间2.5 min，调度时间1.5 min，累计4 min，即每月因需要扒料清理车厢耗时T 为9 900 min，而1 个循环运输时间周期t 约为30 min，相当于影响了330 车次。参考当月扒料挖机油料统计，平均每天消耗柴油400 L，目前柴油单价158 卢比，约合人民币6.7 元，即每月消耗油料价值80 400 元。

根据同力875 自卸式卡车的车厢参数，选用10 mm 厚度的超高PE 防粘滑板，其单价为130 元/m2，使用寿命为7～8 个月，采用U 型铺装，面积为20.5 m2，综合得出单车铺装成本为2 665 元。

在防粘滑板的使用寿命周期内（7 个月来算），对统计样本效益做参照对比，样本的铺装成本主要为板材成本费用5.8 万元；手工安装费0.5 万元。而样本影响效益主要为影响的产值约124.74 万元；挖机租赁费用28 万元；挖机油料消耗费用56.28 万元；人工成本费4.6 万元等。样本铺装防粘滑板后效益影响巨大，能够节约成本，增加效率，是经济效益切实可行的方案。

4 结语

在巴基斯坦塔尔煤田二区块露天矿项目自卸卡车运输作业施工过程中，选用超高分子量聚乙烯塑料制作的防粘滑板，采用U 型半车裹覆铆固铺装，具有安装方便、维护简单、经济效益等优点，能够很好地解决现场湿黏料的运载过程粘厢情况。