过火煤矸石在道路工程中的应用研究

过火煤矸石在道路工程中的应用研究
摘要：随着时代的发展进步，各行各业都在进行着改革与创新，从中发掘更
环保、更经济的材料、工艺等。

就建筑行业来说，新材料、新技术在不断涌出，
这些新材料、新工艺将建筑项目的成本大大缩减，从而达到创效的目的。

在道路
施工中，利用技术指标合格的工业废材作为施工材料近年来被广泛应用。

过火煤
矸石就是其中一种。

利用过火煤矸石代替传统的集配砂砾及集配砾石进行软弱路
基换填或者作道路施工的垫层使用，高效、经济地完成了道路路基换填或垫层施
工作业。

在施工作业中不断探索研究，从中发现其相比集配碎石的优势所在。

关键词：创新、成本、软弱地基换填、垫层
1.
研究目的及意义
七台河市江河融合绿色智造产业园区基础设施建设项目位于黑龙江省七台河市，七台河市是全国有名的煤都，累计探明地质储量20.5亿吨，预测地质储量26.00亿吨。

而伴随着煤矿的开采伴随而出的就有矸石，而矸石也分许多种类，
根据煤矸石的产出方式即来源可以将煤矸石分为洗矸、煤巷矸、岩巷矸、手选矸、剥离矸和自燃矸。

根据设计图纸要求，本项目采用的为自燃矸。

自燃矸自燃矸也
称为过火矸，是指堆积在矸石山上经过自燃后的煤矸石。

这类矸石（渣）原岩以
粉砂岩、泥岩与碳质泥岩居多，自燃后除去了矸石中的部分或全部碳，其烧失量
较低，颜色与煤矸石原岩中的化学组成有关，具有一定的火山灰活性和化学活性。

因项目所处位置原因，当地过火煤矸石物产丰富，材料运输距离短，相比其
他路基填筑材料其经济效益比较可观。

通过对其经济效益及填筑摊铺碾压后的整
体物理性质的研究，对比其他填料其优势所在。

二、原材料选择
经过地质勘察单位现场实地勘察后发现，部分路段路基承载力不符合设计要求，需要对软弱地基进行换填处理。

而项目在七台河市，就经济效益和工期来说，就地取材的过火煤矸石最为合适。

其物理性质完全符合设计要求。

根据图纸设计
要求，部分特殊路基处理及道路垫层用过火煤矸石。

在矸石选材上，要选用已经充分燃烧后的煤矸石，颜色通体呈红褐色，不可
选用黑色的煤矸石，黑色的煤矸石是因为矸石本身未充分燃烧，用于道路施工中
自身后续可能会二次反应，对路基及面层造成你离影响。

用于不同工序的过火煤
矸石所选用的矸石也是不一样的。

用于软弱地基处理时，所选的用煤矸石粒径在
10-15cm。

用于道路施工垫层时，所选用的矸石粒径在3-5cm。

三、材料运输
因为过火煤矸石从材料堆挖出后温度较高，所以在运输时必须用全铁质车厢
运输，禁止用模板帮高的车厢进行运输，且运输过程中不得用苫布苫盖，防止过
火煤矸石的热量将苫布点燃。

运输过程中配备好灭火器。

矸石在装车时不宜装载
过高，因矸石温度较高，不能苫盖，防止运输过程中散落。

1.
过火煤矸石应用
4.1软弱地基处理
道路路基表土剥离后，部分路基含水量较大，承载力不符合设计要求，需将
路基继续向下挖掘500mm，用过火煤矸石将原软弱地基土层换填以增加地基承载力。

软弱地基挖到换填标高后，用压路机将基底碾压平整，经监理验收合格后开
始填筑过火煤矸石。

填筑的过火煤矸石严禁有黑矸，过火煤矸石要分层填筑，填
筑过程中要伴随洒水压实。

4.2过火煤矸石垫层施工
4.2.1两侧包边土施工
因为过火煤矸石本身无粘接性，所以，过火煤矸石填筑前需用粘性土在路基
两侧填筑出500mm高包边土压实，两侧各比设计路宽多300mm宽度，后将包边土
边缘修整平直。

以上工序完成后就可以填筑过火煤矸石了。

4.2.2过火煤矸石填筑
填筑前需对已经填筑完成的山皮石填筑路基进行精平，平整完成后进行弯沉
实验。

完成以上工序后方可进行过火煤矸石垫层的填筑。

过火煤矸石填筑时根据
填筑总厚度从而确定每层填筑厚度，本工程设计填筑厚度为500mm所以，分两层
填筑。

用推土机将过火煤矸石简单摊铺平整，再用平地机平整两遍后开始压实，
压实用26T以上压路机配合三光轮压路机自两侧向中间压实，压实过程中伴随洒
水压实。

碾压4遍后再用平地机精平两遍再继续碾压4遍压实。

碾压速度从慢到快，震动幅度由慢到快，错轮宽度为负重轮的1/3，直至表面过火煤矸石粉碎，
有沫状物出现，没有间隙，没有轮迹为止。

基于过火煤矸本身特性，在碾压过程中洒水尤为重要。

对煤矸石洒水不仅仅
是提供压实所必须的填料颗粒间起润滑作用的水膜，还要提供其化学作用的水分，使其整体板结，让整个过火煤矸石垫层形成一个整体（类似水泥水化反应），以
增加垫层的强度及整体性。

所以这就要求洒水是要达到透、流、饱和的程度，并
要求层间间隔时间尽能长，以保证过火煤矸石的物理、化学反应尽可能充分。

具
体洒水量通过实验确定。

洒水切勿敷衍了事。

4.3煤矸石混合料基层施工工艺
煤矸石混合料压实过程是一个破碎压密的过程，矸石块经过破碎、压密、再
破碎、再压密的渐进压密，粗大矸石块的比例降低，细小颗粒比例提高，混合料
的颗粒级配逐步得到改良。

若采用传统碾压工艺进行施工，在碾压过程中煤矸石
破碎会消耗部分压实力，将导致基层压实度和强度达不到规范要求。

针对煤矸石
混合料自身特点，推荐使用“J3Z4N2法”开展施工。

总体施工流程为：基层地面
处理→施工放样→摊铺→拌和→整平→“J3Z4N2法”压实→养护。

其中，“J3Z4”即振动压路机进行静压和振压交替压实，静压3遍、振压4遍，通过静压使煤矸
石充分破碎，振动碾压进一步调整煤矸石的接触状态，使其颗粒相互靠近、重新
排列，改良原有级配，以减小混合料的空隙率、提高密实度；“N2”即振压后使
用净碾压路机对路段进行碾压2遍，使混合料充分密实并最终稳定。

碾压应在最
佳含水量下进行，并随时检查路面基层的密实情况。

结束语：
通过对过火煤矸石的利用，不仅为建设项目结束了成本，同时因为消耗了煤
矸石而达到绿色环保的效果，不然，伴随煤矿同出的煤矸石无处消耗，只能占用
场地堆积。

利用过火煤矸石来代替级配砾石作垫层，达到经济效益的同时其各项
试验参数完全符合图纸设计要求，可谓一举多得。

对于煤矸石的利用对于煤矿产
业无疑是有利的，那么对于道路施工企业又何尝不是呢？我相信，在不久的将来，会有更多的工业废料应用到建筑、市政方面来，而且技术将会越来越成熟。

参考文献：
[1]李谦.浅谈过火煤矸石填筑路基.黑龙江交通科技，2005。