1、p 日L中华人民共和国电力行业标准DL/T 5098-1999 水电水利工程砂石加工系统设计导则条文说明主编部门：国家电力公司中南勘测设计研究院批准部门：中华人民共和国国家经济贸易委员会1 ri3咆片也i低tl1999北京目次1 范围.21 2 引用标准.22 3 ，总贝。234 基本资料.24 5 料场选择.26 6 天然砂石料场开采运输规划.33 7 人工砂石料场开采运输规划.36 8 砂石加工厂工艺设计.38 9 环境保护措施.46 20 1范围明确本导则的适用范围。条文中提到的大、中型水利水电工程，其划分标准应按SDJ1278水利水电枢纽工程等级划分及设计标准中的规定执行。21 2引用
2、标准DL5021-93水利水电工程初步设计报告编制规程中提到的“初步设计”阶段等同于本导则第1章中提到的“可行性研究”阶段。22 3总则“相关标准”是指在设计中须引用或作为设计依据的某些规程、规范。例如SDJ17-78水利水电工程天然建筑材料勘察规程等。23 4基本资料4. 0.1 河流的水文条件是确定天然砂石料开采期、运输期、开采范围、开采高程及开采方式的基本依据。河水泥沙含量是砂石加工系统给排水设计所需的基本资料。当地气象条件是确定砂石料开采和加工期的重要依据，一般条件下，冰冻期不宜生产砂石料，白山水电站施工期间，每年11月至次年4月，砂石加工系统因封冻而停产。4.0.2 砂石料料场勘察资
3、料是砂石加工系统设计的基础，是选定料场、确定工艺流程和设备选型的重要依据。鉴于某些水利水电工程，由于初步设计阶段料场勘察工作深度不够，以致主体工程开工后发现砂石料摞质量不理想，实际贮量和级配与勘察资料提供的贮量和级配相差较大，不能满足工程需要，从而不得不另找新料源，使主体工程施工受到影响。因此本条强调砂石料料场勘探必须符合有关规程要求，并达到相应深度。4.0.3 厂区地质条件是砂石加工厂厂址选择、主要建筑物工艺布置、结构设计以及确定设计工程量的重要依据。地形图是绘制砂石加工厂平面布置图及剖面图所必须的基本资料。4.0.4 通过施工总平面布置可了解工程主要建筑物、混凝土生产系统、辅助工厂设施、场
4、内运输道路的布置位置，以便选择砂石加工厂厂址，确定成品运输距离。施工总进度是进行工艺流程计算，确定砂石加工厂生产规模的基本依据。工程交通条件是确定砂石料运输方案所需的基本依据。水电供应条件是砂石加工厂厂址选择时应比较的因素之一，对砂石料综合单价有一定影响。24 4.0.s 砂石加工厂工艺流程计算所需各级混凝土级配可从混凝土有关试验资料中取得。土石坝填筑所需的反滤料和垫层料等，一般有级配要求，需经砂石加工广加工后才能使用，因此必须有级配试验资料。不同岩性的岩石，其破碎、制砂的工艺参数有一定的差异，特别是砂岩更为明显。为使工艺流程计算更符合实际，大型砂石加工系统应做砂石料生产性试验。25 5料场选
5、择s. 1. 1 本条基本上采用SDJ338-89水利水电工程施工组织设计规范中第5,2. 2条的内容。s.1. 2 勘察储量是指料场圈定范围内的有用层的总储量，已扣除上覆无用层及夹层的体积；可采储量是指按料场的开采条件和设备的技术特性，进行开采规划设计后可采得的有用层储量；设计需要量即砂石原料需用量或需要储量，根据混凝土和其它砂石用料计及开采、加工、运输、堆存、浇筑损耗和弃料量确定。料场勘察储量取值是采用SDJ17一78水利水血工程天然建筑材料勘察规程中第10条、第12条的有关内容。选定料场的可采储量取值是考虑到不同设计阶段料场储量的勘探误差（初查阶段勘察储量误差应不超过40%，详查阶段勘察
6、储量误差应不超过15%）以及设计需要量可能增加，按最不利的条件确定的。s. 2.1 普遍认为砂石料料源选择应贯彻“就地取材”的原则，优先考虑选用生产成本低、质量符合要求的天然砂石料。当地缺乏天然砂石料或因天然砂石料的开采、运输条件困难，质量低劣，可考虑采用人工砂石料，当各料源均无明显的优越性时，则应尽可能综合比较多个方案，以选择技术经济指标最优的单个或组合料源方案。5.2.2 本条具体论述了一般情况下择优选择天然砂石料源的原则。1）天然砂石料场往往比较分散，且储量有大有小，运距有远有近。如仅仅考虑运距，由近到远进行开采，则可能要开采多个储量较小的料场才能满足需要，由于每个料场的开采、运输条件都
7、不一样，这将给料场的开采设计和实际施工带来很大困难，因此宜优先选用储量相对集中的料场。砂石料的运距是决定其综合生产成本的重要因素。一般情况26 下，天然砂石料源距主体工程lOkm15km，公路运输时，其综合啤本与距主体工程lkm2km的人工骨料综合生产成本相当。因此，当天然砂石料主料场到主体工程的距离大于15km时，就应考虑采用人工骨料的可能性。砂石料运输方式对其综合生产成本也有很大影响。一般情况下，铁路和水路的运输单价约为公路运输单价的15%30%（不计土建工程费用），因此，当料场与砂石用户之间有现成的铁路或水路相通时，即使运距远一些，也还是可以考虑的。有时，虽然料场与砂石用户之间有现成的铁
8、路或水路相通，但其间的运输能力已经饱和，不能供砂石运输使用。因此，必须调查已有铁路或水路的设计运输能力和工程施工期间当地可能达到的运输量，以了解是否还能满足砂石运输需要。2）应根据工程施工总进度要求，确定是否需要提前开采上游料场堆存备用，即使不提前，也应优先开采上游料场，以避免形成无法开采的情况。3）工程施工期间，特别是截流后，河道的水流条件可能发生变化，将不同程度地影响坝址下游附近天然砂石料场的覆盖、储量、级配以及开采、运输条件。例如丹江口水电站，原设计选定王家营大区料场（坝址下游lkm处）作为砂石料料源，左岸二期围堪形成后，该料场经洪水冲刷逐渐消失，而原设计未推荐的羊皮滩料场（坝址下游1.
9、5km5km），却由于洪水将其表面厚达3m8m的细砂覆盖层大部分冲走，变为1个基本无覆盖层，储量丰富，质量符合要求的料场，从此，工程所需砂石料，全部由该料场开采供应。4）大规模的开采河滩或水下料场，可能改变河流原主航道的位置，对通航造成不利影响。采用采砂船开采时，由于其所需抛锚范围较大，也可能阻碍通航。s.2.3 人工砂石料料场选择的原则应考虑岩性、质量、储量、运距等因素。1)目前，我国已有乌江渡、大化、岩滩、东风、漫湾、五强27 摸等大型水电工程采用人工砂石料生产棍凝土，这为我们在天然砂石料缺乏的地区加工人工砂石料，积累了一些经验和教训。我国的水电开发重点在西南地区，其水能蕴藏量占全国的70
10、%，而该地区大部分河流上缺乏可供使用的天然砂石料，因此，今后人工砂石料的应用前景将越来越广泛。2）石灰岩具有抗压强度适中（一般SOMPa140MPa之间），硬度中等（普氏硬度系数f值一般为812），对设备的磨损小，破碎产品粒形较好，其料场一般基本无覆盖或覆盖层较薄，但夹泥或岩榕充填物较多的特点。国内数个大型水电工程，采用石灰岩作为料源，取得了不少成功的经验，因此，在有几种岩性可供选择时，宜优先选用石灰岩作为人工砂石料料源。但应注意，硅质灰岩（其抗压强度较高，硬度较大）和富含烧石结核的灰岩（其拌制的混凝土可能产生碱一骨料反应）一般不宜采用。3）本项主要是说明当人工砂石料料源的岩性硬度高、二氧化硅
11、含量大时，对砂石加工系统中的各种设备、设施，尤其是破碎、制砂设备磨损严重，宜尽量避免使用，必须使用时，应充分考虑各种不利因素，进行可靠的技术经济比较。天然砂石料作为料源时，一般不需破碎、制砂或破碎、制砂量不大，并且砂石料的表面形状一般较为圆滑，因此即使其硬度高、二氧化硅含量大，也不会对加工系统的设备、设施造成严重磨损。据有关资料介绍，磨损是金属零件失效的三种主要原因（磨损、腐蚀和疲劳）之一。据不完全统计，对材料来说，约有80%的零件失效是磨损引起的，而磨料磨损所造成的经济损失占各种磨损的50%以上。磨料磨损一般是指非金属硬粒或凸体在与零件表面作相对运动时使零件表面材料耗失的一种磨损方式（磨料一
12、般为石英、岩石、砂土等）。磨料对金属材料的磨损性，主要与以下因素有关z磨料的硬度z在相同条件下，硬度高的磨料比硬度低的磨料对金属的磨损性强。磨料的成分z在相同条件下，磨料中二氧化硅（即石英）的28 含量越高，则对金属的磨损性越强。磨料所受应力的大小z在相同条件下，所受应力越大，则对金属的磨损性越强，而磨料所受应力的大小，与磨料的表面形状有关，在岩性相同的条件下，表面圆滑的磨料（如天然砂石料）比表面呈不规则尖锐棱角的磨料（如人工砂石料），所受的应力要小。五强摸水电工程采用石英岩、石英砂岩（其中石英岩占料层总厚度90%）作为人工砂石料料源。石英岩饱和抗压强度的平均值介于245MPa332MPa之间
13、，最高值为360MPa；硬度为莫氏7度；石英岩二氧化硅含量大于90%，石英砂岩二氧化硅含量在75%90%之间。砂石加工系统建成后，经过一段时间的运行，各种设备、设施磨损十分严重。据施工单位不完全统计，1990年共生产23.7万旷成品砂石料，在此期间，粗碎旋回破碎机动锥和定锥衬板磨损厚度共达35mm；中细碎反击式破碎机（进口）锤头寿命平均每副仅120h（设计要求每副350h）；振动筛筛网平均钢耗O.lkg/m3；棒磨机制砂平均棒耗2.167kg旷（乌江搜灰岩制砂平均棒耗仅o.175kg旷）；胶带机、漏斗、溜槽和料仓磨损也十分严重。磨损造成维修工作量大大增加，使得系统有效运行时间难以得到保证，砂石
14、综合生产成本成倍提高，并对系统的生产能力造成一定影响。漫湾水电工程采用流纹岩作为砂石料料源，岩石饱和抗压强度的平均值为120MPa，最高为255MPa；二氧化硅含量的平均值为71.2%。砂石加工系统建成后，经过一段时间的运行，各种设备、设施磨损也相当严重。s.2.4 利用开挖渣料作砂石原料，不仅可降低人工骨料成本，减少挖运设备，还可节省运渣费用，减少堆渣用地和环境污染。三峡水电工程利用坝基开挖料生产粗骨料2810万mJ，大大降低了骨料生产成本。5.3.2 天然砂石级配一般很难与混凝土骨料需用级配相吻合，因此需采用不同的方法进行调整。调整混凝土骨料的需用级配是最简单易行的方法，但调整范围有限，且
15、水泥用量可能有一定程度29 增加，一般当级配相差不大时采用。当对混凝土骨料的需用级配进行调整后还不能达到供求基本平衡时，则可考虑采用本条2）或3）项的方法，但砂石综合生产成本会有所增加，需通过技术经济比较后确定采用何种方法。刘家峡水电工程，砾石天然级配与主体工程的混凝土骨料加权平均级配比较接近，因此仅在施工期间，对混凝土骨料需用级配进行了适当调整，各级砾石的供求就基本达到平衡。三门峡水利工程共需混凝土骨料248.4万mJ，开采后的天然砂石级配与混凝土骨料的需用级配相比，特大石（80mm120mm）、大石偏少，中、小石及砂偏多，还有一定数量的超径石。特大石为控制级配，共需开采石料315.4万旷才
16、能满足要求。设计采用将超径石破碎的方法，使得中石成为控制级配，只需开采砂石料290.3万旷就能满足要求，这样可少开采砂石料25.1万时，但还是要弃料41.9万mJ考虑开采、加工、运输损耗，按lm3毛料（自然方）生产lm3成品砂石料计算。铜街子水电工程，混凝土总量近300万mJ，约需天然砂石料350万mJ（自然方），设计选定王坝料场作为主要料场，距坝址9km 11. 5km，储量628万旷。料场小石、砂含量偏小，分别为6. 95%、19.7%，且砂的细度模度偏小，仅为1.292.220因此设计采用将超径石和部分大于20mm的多余骨料进行破碎，并生产部分人工粗砂的方法，来调整天然砂石级配和砂的细度
17、模数，以达到供需基本平衡。5,3,3 选定的天然砂石料场往往在两个以上，各料场的天然级配可能差异较大，且有一定的互补性，在这种情况下，不同料场按一定比例同时开采，可使天然砂石的综合级配与混凝土骨料需用级配较为接近，减少弃料量或破碎加工量，达到降低综合生产成本的目的。同时开采的料场多于两个时，毛料开采、运输设备将有一定的增加，且实际组织施工的难度将会很大。葛洲坝水利枢纽工程，主体工程混凝土量991万mJ，需混凝土骨料约1395万mJ，初步设计阶段对坝址附近长江干流腼脂坝、30 三江坝、中沙湾及长江支流黄柏河的小溪塔、南村坪等天然砂石料场进行了勘察，储量达1925万m3（自然方）。各料场砂石级配差
18、异较大，小溪塔南村坪、三江坝超径石较多，含砂率较低；捆脂坝、中沙湾反之。因此，设计开采规划时，对天然砂石料开采级配与混凝土骨料需用级配进行综合平衡后，确定采用组合开采方案，并对超径石进行破碎处理，使得供需级配达到基本平衡。天然砂石料场一般沿河分布，由于每个料场的水文、地形条件不一样，因此砂石天然级配及开采、运输条件就有可能不同。有的料场适合陆上开采，有的料场适合水下开采，砂石料开采及加工设计、设备选型也就可能因料场而异，这样将引起生产费用的增加。5.3.4 天然、人工组合料源方案，对降低砂石综合生产单价可能有一定好处，但也存在一定问题，关键是天然砂石料与人工砂石料混合使用的利弊。天然砂石料和人
19、工砂石料拌制混凝土所采用的配合比，一般有所差别，天然砂石料与人工砂石料混合加工、堆存、使用，混合比例的波动值能控制在士10%以内，则对混凝土的质量基本没有影响，但实际生产时往往很难控制。如天然砂石料与人工砂石料分别加工、堆存，1昆合后使用，虽然可以保证混凝土的质量，但需分设砂石加工系统，混凝土生产系统也要相应增加堆存设施，使生产成本提高。万安水利工程，混凝土总量160万m3，需混凝土骨料240余万m3，设计以云洲、罗塘为主要料场（分别距坝址7km、12km）。料场砂石含量偏低（云洲料场仅53%，罗塘料场仅46%），特别是砾石中大于80mm含量偏低（云洲料场仅5%，罗塘料场仅8%）。尽管采取了调
20、整混凝土骨料级配的措施，设计弃料率仍达31%。施工中虽以混合三级配（即120mm40mm,40mm 20mm、20mm5mm）代替四级配，弃料率仍高达48%，开采加工后的总净料量377.43万m3，总弃料量181.85万m3（其中砂量169. 86万m勺。弃料率高，尽管有开采不大合理等原因，但主要原因还是由于天然级配与需用级配差异太大。如果工程附近有较31 理想的人工砂石料场，考虑补充部分人工碎石，则可大大减少弃料量，使砂石综合生产成本有可能降低。5.3.5 人工砂石料源一般选用一个料场即可满足储量要求，因此重点是对不同料场的岩性（是决定料场质量的重要因素）、开采、加工、运输条件进行综合比较，
21、并充分考虑利用工程开挖渣料的可行性。三峡水利枢纽工程，可供利用的坝基开挖料达1861.2万m3（自然方），其岩性为闪云斜长花岗岩，黑云母含量达10%15%加工成砂后的游离云母含量仍有7.6% 8. 8%，故坝基开挖料只能生产粗骨料，不宜用来加工人工砂。砂料料源需在三个可供选择的料场中选定一个。设计单位对三个料场进行了综合技术经济比较，认为各料场的开采、加工费用差别不是太大，影响砂的综合生产单价的主要因素是成品砂的运输费用，而运输费用又取决于工程采用何种对外交通方案（公路为主或铁路为主），因此，最终选定采用公路运输方案的下岸溪斑状花岗岩料场。5.3.6 采用人工料场组合方案时应注意以下问题：1)
22、不同岩性的骨料对混凝土的物理性质、力学性质、弹性性质、热物理性质、抗冻融性、干缩性，徐变性能以及经济性等都有不同程度的影响，因此，必须通过混凝土试验确定各项技术性能指标，为设计提供可靠的依据。三峡水利工程砂石料供应采用组合料源方案。前期工程采用天然砂石料；主体工程粗骨料采用坝基开挖料（闪云斜长花岗岩）加工。细骨料则采用灰岩、白云岩或斑状花岗岩（分布在3个不同料场）轧制。设计单位对不同岩性的粗细骨料进行了大量的混凝土对比试验，为料摞选择提供了可靠的资料。2）人工砂石料场一般都有厚薄不等的覆盖剥离层，需专门修建进场公路，且不同的料场开采方式也不一样。如选定料场在两个或两个以上，则开采前的准备工程量
23、将比只开采一个料场要大得多，因此，宜优先选用储量能满足工程需要的单一料场。32 6 天然砂石料场开采运输规划6.0.2 停采期备料量按砂石最大需用量的1.2倍计算，主要考虑停采期内实际砂石用量可能会有所增加，以及堆存后的砂石料不可能完全加以利用。水下开采的天然砂石料场，都有一个汛期避洪的问题，曾经有过一些经验教训。例如，丹江口水利工程开工后，于1960年汛期出现较大洪水，王家营料场河道岸边涌浪高达2m以上。由于缺乏经验，开采、运输船只未能及时避洪，以致与岸壁撞击，尽管奋力抢救，仍然造成了船只沉没和被冲走的事故，事后采取了有效的避洪措施，根据不同的洪水水位，相应确定了撤退到安全区或就地采用地锚固
24、船等防护方案。在以后的施工中，虽多次遇到洪水，但船只均能安全搜汛。冰冻期，水下天然砂石料场由于河水封冻或即使河水没有封冻，但开采上岸后，由于含水量较大，砂石料也会冻结，一般无法开采运输；陆上天然砂石料场，由于含水率一般低于1%，砂石料不易冻结，对开采运输没有很大影响，但砂石加工难度较大，费用较高。刘家峡水电站，一年内日平均气温低于0的天数达97d。设计时未考虑冬季生产砂石料，冬季所需砂石料，在非冰冻期生产、储备。开工后，由于施工进度计划改变，加之筛分系统投产时已临近冬季，故1965年底不得不进行冬季生产。从实际生产情况看，由于毛料含水率低于1%（陆上天然料场），很少有冻结现象，毛料开采、运输困
25、难不大。由于砂石料冲洗后含水量增加，当时又没有采取有效的保温采暖措施，导致砂石料冻结，使加工及成品运输困难很大，1966年采取全面的保温采暖措施后，冬季可正常生产砂石料，但费用较高。据统计，非冰冻期砂石生产成本约3.29元m3；冰冻期砂石生产成本达8.26元m3。33 白山水电站冰冻期长，每年10月中旬至次年4月中旬为冬季混凝土施工期，考虑到冬季砂石料生产费用太高且难度较大，因此，砂石加工系统，每年仅按半年生产进行设计（非冰冻期，冬季混凝土浇筑所需骨料也需在此期间生产、储备，生产强度较高。在没有保温采暖措施的情况下，砂石生产会出现以下问题：成品料堆冻结，胶带机打滑、冻结、跑偏，砂砾石下滑（胶带
26、机倾角为16。时），筛洗、堆存设备运转困难，劳动条件恶劣等。保温采暖措施主要有：筛分楼全封闭，内设蒸汽排管采暖；成品料堆内设加热排管；各胶带机均用保温廊道封闭，并设蒸汽排管防冻。采取上述措施后，虽然可保证各冬季砂石正常生产，但投资多，机械设备损耗大，故障多，生产效率低。因此一般情况下冰冻期不宜开采、加工砂石料。6.0.4 陆上开采方式与水下开采方式相比，具有砂石开采损耗少（尤其是砂的损挺），不需采砂船等专用开采设备，开采不受洪水影响或影响较小，对航道的影响较小，毛料堆场容量较小等优点，条件许可时，宜优先采用。6.o.s 采、装、运输设备的选择，与料场的地形条件，采运强度和开采方式有关，在我国已
27、建工程中均有较成功的经验。这里所建议的设备选择与配置均是从已建工程的经验中总结出来的。陆基水下开采的料场，近年来选用反铲的较多，实际工程中有较多成功的经验。水下开采的料场，现在仍多选用链斗式采砂船，但应考虑进场和撤退问题。6.0.6 动水开采细砂的流失率相对较大，且随着流速的增加而增大，因此应尽量避免动水开采，特别是在料场天然砂率偏小或砂的细度模数偏大的情况下。但要达到静水开采条件，所付出的代价往往很高（需修筑围堪或缩短开采期等）。因此，在技术经济比较后，确定在动水条件下开采时，宜限制开采允许的最高流速，并以此作为控制开采期的一个关键条件。根据某工程实测资料，链斗式采砂船开采，在流速为.25m
28、/s 34 时，砂的流失达41.2%，细度模数增加1.23；在流速较小时，砂的流失仅为18%。本条中开采允许流速1.5m/s，是考虑不同料场的开采条件，主要是细砂的流失率，而规定的1个限值。链斗式采砂船，在不考虑细砂流失的条件下，其允许工作流速可达2. 5m/s 3. Om/s。6.0.7 水下开采的料场，开采水位偏高，则开采期相对较长，开采、运输强度相对较低，设备数量相对较少，但水流流速将会增大，导致砂的流失率增加，开采范围和开采深度将会减小，导致可采储量变少，开采水位偏低则相反，因此需进行综合比较后确定设计开采水位。6.0.9 堆存毛料或半成品料所需的土建费用较省，且砂石系统全年均衡生产，
29、系统生产规模相对较小，因此一般情况下和汛期宜多堆毛料或半成品料。冰冻期砂石加工困难很大，费用很高，一般停止生产，因此宜在非冰冻期储存成品料。35 7 人工砂石料场开采运输规划7.0.3 最终边坡角的大小，对料场剥离量影响较大，尤其是覆盖层较厚的料场，因此，应考虑安全和经济两方面的因素，在保证安全的前提下，选择尽可能大的最终边坡角，以减少剥离量。7.0.4 料场的作业面要素，是料场开采作业的重要参数，它对砂否料的开采数量、开采强度和边坡稳定有重要的影响，踵进行认真论证后确定。梯段高宽是作业面要素中的一个重要参数，直接影响开采效率和成本。选择较大的梯段高度，在钻机口径与爆破装药系数相同的条件下，可
30、提高单孔爆破量与单位延米爆破量，相应减少采场单位体积所需的钻孔量，钻、爆成本相对较低，但是，如果所选择的梯段高度过大，则在连续挤压爆破时，爆破后翻严重，一般高出地面4mSm，给采装作业带来不便，从而降低采运机械效率。梯段高度主要取决于岩性、埋藏条件、钻孔爆破方法、钻孔设备性能、采装设备类型规格等。梯级坡面角与岩性、岩层产状、构造、节理、梯级高度和钻孔爆破方法有关。当岩层倾向边坡（顺坡）的倾角大于30。，且岩层层理较为发育时，梯段坡面角应等于或小于岩层倾角。最终平台分安全平台、清扫平台和运输平台，其宽度可根据最终边坡角、梯级高度、梯级坡面角、运输设备的类型与规格确定。最低开采高程可根据勘察范围，
31、结合地形、运输线路布置、砂石原料的需用量、最终边坡角等条件确定。应尽可能减少料场的剥采比，但最低开采高程一般不宜低于料场附近地面的最低高程，否则应考虑相应的排水设施。1.0.s 开采运输方案选择最重要的是满足开采强度要求，也就是36 满足工程进度要求，其次是尽可能的简化工艺措施，降低开采运输费用，以便减少投资。大、中型工程应根据地形地质条件、水文气象条件、生产规模、开采程度和加工工艺流程等进行技术经济的比较后选定。1.0.6 根据实际工程经验，洞室爆破不易控制块度，大块率偏大，往往要进行二次解炮，影响生产效率，因此对洞室爆破做了一定的限制。在初期，料场顶部覆盖层剥离或者料场顶部比较陡，为了开拓
32、五作面需进行揭顶时可在一定范围内采用洞室爆破，其余情况不费采用洞室爆破，而提倡采用比较成熟的深孔梯段爆破。1.0.1 开采运输方案选定后，即可根据选定的方案选择钻孔和采运设备，这里主要强调要合理配套，只有这样才能做到既满足高峰期料场采运强度的要求，又能降低成品砂石料的戚本，从而节省工程投资。1.0.s 采石场的高差大，山坡陡或者山坡虽不很陡，但挖除覆盖层后，岩石的滑动面倾角大，修建公路十分困难时，宜采用溜井运输，国外已有成功的经验，如美国的德沃夏克、日本的大搜坝。我国二滩水电站坝头开挖的石渣运输采用溜井运输，加快了进度，即将修建的龙滩水电站的砂石料场开采设计中也是运用溜井运输。因此，在某些砂石
33、料场，当修建公路十分困难时，溜井运输应是较好的方案。37 8 砂石加工厂工艺设计s. 1.2 厂址应考虑料场位置和混凝土工厂位置，并结合地形条件进行选择。1)国内大型砂石加工系统，多数设在主料场附近，主要有以下好处z减少无效运输，降低生产成本，毛料加工成为成品料一般有10%20%的加工运输损耗及级配不平衡弃料。降低运输强度。由于毛料运输作业班制与成品加工作业班制可能不同，成品堆料场可起一定的调节作用，毛料加工成为成品料有部分损耗，因此一般毛料运输强度要大于成品料运输强度。成品料运输可以采用胶带机运输方式，降低运输成本。2）料场与坝区之间运距较近时，砂石厂址设在1昆凝土工厂附近，可共用成品料堆场
34、，减少运输环节。已建的映秀湾、乌江渡人工砂石系统布置均属此种类型。3）某些水电工程，由于料场和坝区附近地形较为陡峻，而大型砂石加工系统布置需要较大面积的场地，为减少系统土建工程量，可考虑在料场和坝区之间选择一段较为平缓的场地进行布置。五强模水电工程人工砂石系统即属此种类型，在料场附近仅布置粗碎车间，而加工系统则布置在料场与坝区之间，半成品料和成品料均采用胶带机运输。总之，应根据不同工程的具体条件，对各种可行的厂址位置进行比较，选择砂石料综合生产单价相对较低，砂石系统建设费用相对较省，建设周期相对较短的厂址布置方案。4）根据以往各水电工程砂石系统厂区布置以及冶金部门选矿厂布置的经验可知，砂石系统
35、布置较理想的自然地形坡度为25。左右，坡度太陡则会加大开挖量或挡墙工程量；坡度太缓或平地布置，则物料难以自流，联系各车间、设施的胶带机长度相对较38 长，功率相对较大。5）考虑到大、中型砂石加工厂与主体工程施工进度密切相关，因此要求较高的防洪标准。目前，国内许多大中型工程的施工企业均是采用20年一遇的标准。的大型砂石加工系统的主要设备如破碎机、筛分机、棒磨机等，规格大，振动负荷大，为保证设备和建筑物基础长期稳定，必须对地基有一定的要求，以满足结构设计需求。7）厂址尽量靠近巳有公路、水路、铁路以及水源、电源，其目的是为了减少砂石系统建设总投资，取得较好的经济效益。的砂石加工系统生产过程中产生的噪
36、声、粉尘和废水对周围环境影响较为严重，在我国目前的国情条件下，还难以完全消除，因此，厂址选择时尽量避开城镇和居民生活区。s.2.2 砂石系统加工人工砂石料或只加工人工砂时，一般采取三段破碎；只加工人工碎石时，一般采取二段破碎；加工天然砂石料时，可根据天然砂石级配与所需混凝土骨料级配间差异大小来确定采取一段或二、三段破碎。原料最大粒径的确定与系统生产规模、开采方法、开采运输和粗碎设备选型等有关。s.2.3 天然砂石级配与混凝土需用骨料级配较接近的砂石料场是较为理想的料场，采用简单的开路工艺流程，可节省砂石加工系统的建设费用，缩短建设工期。级配平衡后的少量余料可作为弃料处理。s.2.4 天然砂石级
37、配与1昆凝土需用骨料级配差异较大的砂石料场，如不采用工艺流程对天然砂石级配加以调整，则级配平衡后弃料量较大，将会导致砂石料综合生产单价提高。s.2.s 利用多余的粗骨料制砂补充，会增加部分破碎、制砂设备，导致砂石综合生产单价提高；将部分粗骨料作弃料处理，同样也会提高砂石综合生产单价，因此需进行比较后确定。8.2.6 根据SDJ207-82水工混凝土施工规范，砂的细度模数宜在2.4 2. 8范围内，天然砂由于产地不同，细度模数往往偏粗39 或偏细，因此需采用工艺措施加以调整。s.2.1 分段闭路流程具有骨料级配调整灵活，循环负荷量相对较小，检修较为方便，筛分车间高度相对较低等优点，但车间数量相对
38、较多，运行管理相对复杂。全闭路流程，可根据需要调整骨料级配，车间布置相对集中，但循环负荷量相对较大，检修不够方便，筛分车间高度相对较高。开路流程元循环负荷量，车间布置较为简单，但级配调整灵活性较差，级配平衡后可能有部分弃料。s.2.s 棒磨机制出的砂具有较好的粒形和粒度组成，且结构简单、操作方便、生产稳定、工作可靠，是国内外广泛采用的制砂设备，但由于其单位能耗高，钢棒耗量大，导致制砂成本较高。超细碎圆锥破碎机是一种较新型的细碎设备，具有单位能耗低，制砂成本低的优点，其制出的砂粒形较好，但细度模数偏粗，需与筛分设备构成闭路循环，才能生产符合要求的成品砂。破碎、筛分后的成品砂只占破碎机处理量约30
39、%40%，另外60%70%超径物料需返回破碎机重新破碎。s.2.9 砂石原料中含有非蒙古性泥沙时，一般在筛分机上通过高压水冲洗，基本上能清除；砂石原料中含有蒙古性泥团时，仅在筛分机上用水冲洗难以除去，必须采用专用设备进行清洗，才能满足质量要求。s. 2.10 破碎产品粒度是工艺流程计算所需的基本参数之一，其取值正确与否，对流程计算结果影响较大。由于不同水电工程，砂石原料的岩性都不会完全一样，特别是料源为岩性变化较大的岩石时，如仅根据典型粒度特性曲线来确定破碎产品粒度，则可能与实际破碎产品粒度值相差较大，使流程计算结果不准确，从而导致系统运行后，骨料的生产级配与实际使用级配难以平衡（大粒径骨料偏
40、多）。因此，大型人工砂石系统工艺流程计算所需的破碎产品粒度，宜尽可能通过相同机型的生产性试验测定。s. 2.11 通常工艺流程计算有部分筛分效率法和简易计算法两种方法。部分筛分效率法与简易计算法相比，虽然算式较为复杂，但40 计算结果要准确得多，因此，推荐采用部分筛分效率法。8. 3. 2 上、下道工序选用的设备负荷均衡，对提高设备利用率，保证砂石系统连续均衡生产较为有利。同一作业设备的类型和规格统一，便于对设备进行操作控制和检修。s.3.3 大型砂石加工厂如选用中、小型设备，则设备数量多，占地面积大，运行、检修工作量大。同一作业设备如仅配置一台，则一旦发生故障，将造成砂石系统停产。s.3.4
41、 大型砂石系统的主要设备一般规格较大，且单台价格较高。当砂石原料为中硬或中硬以下的岩石时，对设备的磨损很小，设备维修、更换易损件的工作量相对较少；当砂石原料为高硬度、磨蚀性强的岩石时，对设备的磨损十分严重，设备维修、更换易损件的工作量大大增加。因此，应考虑整机备用，以保证设备维修时不影响或少影响系统的正常生产。s.3.s 本条中破碎设备负荷系数的取值范围，是分析部分人工砂石系统的统计资料后选取的。据乌江搜水电站左岸人工砂石系统的统计资料，粗碎采用PX-900型液压旋回破碎机，进料粒度小于750mm，多年平均处理量为525t/h，铭牌处理量为500t/h，即实际产量略大于铭牌产量。中碎采用PYB
42、2200型标准圆锥破碎机，进料粒度150mm300mm，实际最大处理量约300t/h（此时破碎腔内已满料，再增大给料量已不可能），铭牌处理量为510t/hlOOOt/h，实际最大处理量仅为铭牌处理量的30%60%。五强模、岩滩等水电工程的人工砂石系统也有类似情况。破碎设备的处理量主要取决于被破碎石料岩性、硬度、湿度，给料粒度组成等因素，其中给料粒度影响较大。破碎机的铭牌处理量，是指标准条件下（中硬岩石、松散密度为1.6t旷）开路破碎时的处理量，给料粒度为小于最大允许给料粒度的各级物料，粗、细粒料都有，砂石系统粗碎破碎机的给料粒度组成与其基本相似，因此实际处理量与铭牌处理量基本相同或略高。砂石系
43、统中细碎破碎机的给料粒度一般为150mm300mm或40mm150mm，即给料中无细粒料，与标准条件相比，其给料粒度组成41 偏粗，因此造成中细碎设备（主要指圆锥破碎机）的实际最大处理量大大低于铭牌处理量。故粗碎设备负荷系数可取0.8o.9; 中细碎设备负荷系数可取o.5 o. 6。8.3.6 本条内容基本摘自SDJ338-89水利水电工程施工组织设计规范。s.3.1 棒磨机一般按三班制连续生产设计，以保证成品砂细度模数的相对稳定，考虑换棒、检修需要，应整机备用。对于棒磨机，采用不同岩石生产人工砂时，其单台处理能力、成砂率等技术指标有较大差别，因此需根据试验结果，确定所需棒磨机数量。8.3.8
44、 螺旋分级机的主要作用是对小于5mm的物料进行分级或脱水。国产螺旋分级机型是专为选矿工艺流程设计的，其溢流物料为所需产品，分级机箱型均为直线型，沉降区面积相对较小。而砂石加工厂则相反，其溢流物料一般作为弃料，返砂物料为所需产品，因此宜采用宽堪式长螺旋分级机，以便获得较大的沉降面积和脱水段长度，从而达到减少细砂流失、提高脱水效果的目的。8.3.9 大型圆筒洗石机目前国内尚无生产厂家。据国外资料介绍，圆筒洗石机与槽式洗石机相比，具有单机处理量大（最大为762t），允许最大进料粒度大（最大为400mm），清洗时间可调整等优点。8.3. 10 过去水电工程一般按TD75型通用固定式带式输送机选用于册进
45、行带式输送机的功率和张力计算，但在实际运行中发现了一些问题。1）带式输送机驱动功率不够，其主要原因是：设计对料流量的波动估计不足；施工订货时，不注意产品质量，托辑制造质量差，其阻力系数大于设计选用值。2）带式输送机打滑，其主要原因是：水电工程运行工况十分恶劣，往往在污浊湿态（含泥或有水）的条件下运行，其传动滚筒和橡胶带之间的摩擦系数值远小于TD75型通用固定式带式输送机选用于册所列最差工况下的值，致使输送带无法满42 足不打滑条件。因此，建议采用有关国际标准进行带式输送机的功率和张力计算。据测试，经螺旋分级机脱水后的砂料，其含水率一般在17%左右，呈半流态，当带式输送机向上倾角过大时，含水砂料
46、有向下流动的趋势。由于砂含水量高，其在上带面的动堆棋角几乎为0，致使上带面的物料最大截面积大为减少，因此选用带宽应比计算值提高一级。由于500mm带宽的胶带机，其上带面难以形成较深凹槽，运行工况较差时，往往造成砂溢出胶带机的情况，因此带宽一般不能小于650mm。s.4. 1 砂石加工厂总体布置是否合理，关系到建厂工期能否缩短，建厂费用能否减少，运输线路是否顺畅，施工是否安全方便，运行是否稳定均衡，等等。砂石加工厂各主要车间、设施是砂石加工厂总体布置的基础，一般由破碎、筛分、制砂车间，毛料、半成品、成品堆场，以及在其间起联系作用的胶带输送机等组成。总体布置即要考虑各车间、设施之间平面、空间布置的
47、合理性，在保证砂石厂建成后能正常运行的前提下，尽量减少转运环节，减少土建工程量，还需考虑厂区运输设备、水源、电源线路布置，以及各种与建厂有关的因素，因此，应进行多方案的设计比较工作，选取较优的总体布置方案。8.4.2 本条主要内容摘自SDJ338-89水利水电工程施工组织设计规范。s.4.3 国内水电工程人工砂否系统粗碎车间大部分靠近料场设置，其好处是可以减少汽车运输毛料的距离，破碎后的半成品料采用胶带机运往砂石系统半成品堆场，达到降低运输成本的目的。粗碎破碎机受料仓属容积较小的贮料设施，主要解决毛料运输与粗碎破碎机之间的生产衔接问题。由于毛料块度大，料仓容积不宜过大，一般多采用矩形漏斗仓。s
48、.4.4 筛分车间是砂石加工厂的中心环节，其布置是否合理，直接关系到其他车间、设施的布置，因此需综合考虑与相关车间、设施之间平面及立面的关系，使得总体布置较优。43 筛分车间一般有集中和分段两种布置方式。集中布置具有布置紧凑、占地面积少、生产作业线短、便于集中控制、运行管理方便等优点，但建筑物高度大、结构复杂、施工困难、维修不够方便。分段布置则相反。目前国内水电工程砂石系统筛分车间大部分采取集中布置方式。筛分车间一般应设中间料仓，主要是解决其前后工序中设备均衡连续生产问题。贮料时间主要取决于运输系统能力与设备处理能力之间的差额。据选矿设计于册提供的数据，筛分车间中间料仓的贮料时间一般为15min40min。
