1、P59 备案号4020 1999 中华人民共和国电力行业标准 P DL/T 50981999 水电水利工程砂石加工系统设计导则 Design guide for processing system for sand and stone of hydropower and water conservancy project 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 批准文号国经贸电力1999 740号 前 言 根据原能源部水利部能源技(1988)12号文关于水利水电勘测设计技术标准体系的批复原能源部水利部水利水电规划设计总院于1990年委托原能源部水利部中
2、南勘测设计研究院负责本导则的编写工作 制定本导则是为了提高水电水利工程砂石加工系统设计水平保证设计质量 本导则编写过程中经历了编制提纲调查研究导则编制三个阶段先后提出了导则的征求意见稿送审稿报批稿原能源部水利部水利水电规划设计总院分期组织了对提纲各文本内容等方面的讨论函审和审查在吸取了我国已建砂石加工系统设计施工运行经验的基础上通过多次调整和修改最后定稿 本导则由原能源部水利部水利水电规划设计总院提出 本导则由国家电力公司水电水利规划设计总院归口 本导则起草单位国家电力公司中南勘测设计研究院 本导则主要起草人谭建平 本导则国家电力公司水电水利规划设计总院负责解释 1 范 围 本标准给出了水电水
3、利工程砂石加工系统的设计导则适用于编制大中型新建扩建水利水电工程可行性研究设计报告也适用于编制预可行性设计阶段的砂石加工系统设计文件 2 引用标准 下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性 DL5021 93 水利水电工程初步设计报告编制规程 SDJ12 78 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准 SDJ17 78 水利水电工程天然建筑材料勘察规程 SDJ207 82 水工混凝土施工规范 SDJ338 89 水利水电工程施工组织设计规范 3 总 则 3.0.1 为了提高砂石加工系统设
4、计水平保证设计质量制定本导则 3.0.2 砂石加工系统施工组织设计的主要任务是料场选择料场开采运输规划和砂石加工厂工艺设计 3.0.3 砂石加工系统施工组织设计除应执行SDJ338 89并按本导则确定的原则进行设计外还应符合相关标准的有关规定 4 基本资料 4.0.1 砂石加工系统设计应具备以下水文和气象资料 1)与天然砂石料开采运输有关河段的历年实测流量水位流量关系频率洪水及泥沙含量等资料 2)砂石加工系统所在地区特别是山谷地区的有关水文资料 3)当地按月统计的气温(平均最高最低)相对湿度风向风速晴雨天数封冻天数与深度等资料 4.0.2 料场选择应具备以下地质地形资料 1)根据SDJ17 7
5、8编写的料场勘察报告选定料场的勘察必须达到详查深度 2)比例尺为1 1000 1 5000的砂石料产地综合平面图及1 500 1 2000的砂石料产地剖面图 4.0.3 砂石加工厂厂区布置应具备以下地质地形资料 1)厂区覆盖层厚度承载力开挖边坡坡角岩石的岩性产状承载力开挖边坡坡角 主要断层产状和地下水位的资料 2)比例尺为1 1000 1 2000的厂区地形图 4.0.4 砂石加工系统设计应具备以下工程资料 1)工程总体布置图施工总布置图施工总进度表各个时期不同强度等级不同级配的混凝土工程量工程其他砂石用量和混凝土浇筑(或土石坝填筑)强度 2)砂石料运输(公路铁路水路)的有关资料 3)砂石加工
6、系统所在地水电供应的有关资料 4.0.5 砂石加工系统设计应具备以下试验资料 1)水工混凝土试验的有关资料 2)土石坝填筑所需砂石级配的试验资料 3)人工砂石料场岩石有关性能指标的试验资料 5 料场选择 5.1 料场质量储量要求 5.1.1 砂石原料质量应符合下列要求 1)应符合SDJ207 82和SDJ17 78对砂石料质量的有关规定当原料中某些质量指标不符合规定但经加工处理后可满足要求时亦可选用 2)有碱活性的骨料一般应避免使用当采用低碱水泥或掺粉煤灰等掺合料经试验证明对混凝土不致产生有害影响时亦可选用 3)对于弱风化岩体当单块石料的物理力学性能和化学稳定性能满足质量要求时亦可选用 4)采
7、用节理裂隙发育特别是隐节理发育的岩体作骨料应进行有关试验论证骨料能否满足质量和块度要求 5)破碎后针片状含量超过规范规定的石料不宜采用必须采用时应采取改善骨料粒形的工艺措施 5.1.2 料场储量应符合SDJ17 78的要求 初查阶段料场勘察储量应大于设计需要量的3.0倍选定料场的可采储量应大于设计需要量的2.0倍 详查阶段料场勘察储量应大于设计需要量的2.0倍选定料场的可采储量应大于设计需要量的1.5倍 5.2 料场选择的主要原则 5.2.1 应根据优质经济就近取材和不占用或少占用耕地的原则选用天然人工砂石料或两者结合的料源 5.2.2 天然砂石料料场选择应遵循以下原则 1)工程附近天然砂石料
8、质量符合要求储量丰富剥采比较小级配和开采运输条件较好时应优先作为比较料源 2)位于坝址上游的料场应研究围堰或坝体挡水前先行开采的可行性和经济性 3)位于坝址下游附近的料场应考虑施工期由于河道水流条件发生改变造成料场储量砂石料级配和开采运输条件变化的情况 4)对有航运要求的河段应考虑砂石料开采对通航可能造成的不利影响 5.2.3 人工砂石料料场选择应遵循以下原则 1)在主体工程附近无足够的符合质量要求的天然砂石料时应研究就近开采加工人工石料的可行性和合理性 2)质量符合要求储量丰富剥采比较小开采运输条件较好的人工石料场应优先作为比较料源 3)有条件的地方宜优先采用石灰岩料场 4)有其他料源可供选
9、择的前提下宜避免采用高硬度高二氧化硅含量的岩石作为砂石料料源 5.2.4 建筑物地基开挖渣料数量较多且质量符合要求时应尽量利用 5.3 料 场 选 择 5.3.1 初步选出若干个满足质量和储量要求的砂石料场后经进一步比选选定综合生产费用相对较低的料场 5.3.2 天然砂石级配与设计需用级配不完全符合时可采取以下方式调整 1)在保证混凝土质量和适当水泥用量的前提下调整混凝土骨料的需用级配使其尽量接近开采后的天然级配 2)天然砂石级配偏粗时可将部分粗料加工成细料 3)天然砂石级配偏细时可将部分细料作弃料处理但弃料量应尽量少 5.3.3 当采用两个以上天然砂石料场组合方案且各料场的砂石级配差异较大时
10、应按级配平衡后弃料量较少综合生产费用较低的原则确定各料场的开采比例和开采顺序但同时开采的料场不宜多于两个 5.3.4 天然砂石级配与需用级配差异较大或天然砂石料场储量不能全部满足需要时可考虑天然人工料场组合方案 5.3.5 采用人工砂石料时应对各料场的剥采比开采方式运输方式加工条件水源电源等因素进行综合比较后选定利用工程开挖渣料应与施工进度相适应应尽量减少二次转运 5.3.6 采用人工料场组合方案时应注意下列问题 1)如各料场岩性不同则应做专门的混凝土试验以论证不同岩性骨料掺混后拌制的混凝土对其各项性能指标的影响 2)同时开采的人工砂石料场的数目不宜多于2个 6 天然砂石料场开采运输规划 6.
11、0.1 陆上开采料场的可采储量应根据勘察储量扣除开采边坡及安全清扫运输平台所占用的储量后确定 水下开采料场的可采储量应根据勘察储量扣除水下开采造成的损失后确定 6.0.2 开采期可根据料场所在地区的水文气象和施工条件具体分析后确定 1)受洪水影响枯水期开采的陆上料场可按料场所在河段典型丰水年内枯水期有效天数确定开采期 2)修筑围堰进行开采的河滩料场可按围堰挡水标准确定开采期 3)水下开采的料场或陆基水下开采的料场可取设计开采水位为标准按典型丰水年水位过程线确定开采期 4)冬季停采料场可根据当地气象资料按多年封冻期最长年份的封冻天数确定停采期 6.0.3 水下开采的料场可根据砂石不同的开采损耗确
12、定开采后的砂石级配并按开采后的砂石级配和工程需用砂石级配进行级配平衡计算 6.0.4 根据料场的水文和地形条件确定开采运输方式 1)不受洪水影响的陆上料场或受洪水影响但枯水期料场可采储量基本在水面以上的河滩料场可采用陆上开采运输方式 2)洪水影响较小料场地面相对较高(典型丰水年间料场地面全年出露期在6个月以上)可对以下两种方式进行比较后确定 采用修筑围堰排干基坑全年开采运输方式 采用枯水期陆基水下开采陆上运输方式 3)洪水影响较大料场地面高程相对较低(料场地面全年出露期较短)可采用枯水期水下开采水路或陆路运输方式 6.0.5 根据开采方式合理选择采装运设备并应满足高峰期砂石料采运强度要求 1)
13、陆上开采的料场宜选用正铲挖掘机或装载机开采装车自卸汽车运输开采工作面的高度应与设备性能相适应 2)陆基水下开采的料场宜选用反铲或拉铲挖掘机开采装载机装车自卸汽车运输 3)水下开采的料场航道条件允许时宜选用链斗式采砂船开采装船砂驳运输选择大型采砂船应考虑设备进场撤退的可行性 6.0.6 水下开采的料场宜采取有效措施提高开采获得率 6.0.7 陆基水下开采的料场设计开采水位可根据典型丰水年水位过程线对不同水位下所对应的开采范围和开采期进行综合比较后确定 水下开采的料场设计开采水位可根据开采设备允许作业流速和有效开采深度确定 6.0.8 砂石原料采运能力可根据混凝土高峰时段月平均骨料需用量及其他砂石
14、需用量计及开采加工运输堆存浇筑等损耗和弃料量后确定汛期或封冻期停采的料场还应按设计开采期进行校核 6.0.9 砂石料的总储量可按高峰时段月平均需用量的50% 80%计算汛期或封冻期停采时应按停采期砂石需用量的1.2倍校核 汛期停采的料场宜以储备毛料或半成品料为主封冻期停采的料场宜以储备成品料为主 6.0.10 砂石料运输方案可根据高峰期运输量和运输年限对不同运输方案的可靠性运距运输设备土建工程量及基建时间等进行综合技术经济比较后确定 7 人工砂石料场开采运输规划 7.0.1 料场的可采储量可根据勘察储量扣除料区死角开采边坡及安全清扫运输平台所占用的储量后确定 7.0.2 料场一般可按全年开采运
15、输设计受气候条件影响冬季停采的料场可根据当地气象资料按多年封冻期最长年份的封冻天数确定停采期 7.0.3 料场最终边坡角可根据岩性岩层产状地质构造和水文地质条件并考虑安全稳定要求后确定 7.0.4 料场的作业面要素包括梯段高度梯段坡面角最终平台宽度最低开采高程等可根据砂石原料的岩性及需用量料场勘探范围并考虑开采方法开采运输布置最终边坡角等影响因素后确定应尽可能减小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 7.0.5 开采运输方案选择应遵循以下原则 1)应与地形地质水文气象等条件相适应 2)满足工程进度要求基建时间短投产快 3)生产工艺简单可靠技术先进 4)基建工程量少施工方
16、便 5)投资省成本费用低 7.0.6 除料场顶部覆盖层剥离或为了开拓工作面而进行的部分有用岩层的揭顶可采用洞室爆破外一般宜采用微差挤压深孔梯段爆破的方法进行开采 7.0.7 钻孔和采运设备选用时应合理配套其性能和技术参数应与选定的开采运输方案相适应并能满足高峰期料场采运强度要求 7.0.8 毛料运输可根据地形条件选用以下方式 1)自卸汽车运输 2)胶带输送机运输 3)溜井运输 8 砂石加工厂工艺设计 8.1 厂 址 选 择 8.1.1 应根据料场混凝土生产系统所在位置并结合拟选用厂址的地形地质水文交通运输供水供电等条件进行多方案的技术经济比较后选定砂石加工厂厂址 8.1.2 厂址选择应考虑以下
17、主要原则 1)厂址一般宜设在料场附近多料场供料时宜设在主料场附近经论证亦可分别设厂厂址必须避开爆破危险区安全距离应符合有关规范的规定 2)砂石利用率高运距近且场地许可时厂址可设在混凝土生产系统附近并与混凝土生产系统共用成品堆场 3)料场分散料场或混凝土生产系统附近不具备建厂条件时厂址也可在料场和混凝土生产系统之间选择 4)厂址的地形宜与砂石加工厂工艺流程相适应使破碎后的物料能自流或半自流 5)大中型砂石加工厂厂址应设在全年20年一遇的洪水水位以上 6)厂址应避开较大的断层和滑坡重要车间和设施的地基稳定并有足够的承载能力 7)厂址宜靠近已有的交通运输线路水源和主要输电线路 8)厂址应尽可能远离城
18、镇和居民生活区必须在城镇和居民生活区附近设厂时应布置在主导风向的下风侧并保持必要的防护距离 9)有足够的弃料堆放场地在占用耕地时应考虑在有条件恢复耕地时保存部分表层土以复土还地 8.2 工艺流程设计 8.2.1 砂石加工厂的处理能力可根据高峰时段混凝土月浇筑强度和该时段内其它砂石料月需用量计及加工运输堆存浇筑等损耗和弃料量后确定封冻期停产的砂石加工厂还应按设计生产期校核处理能力 8.2.2 应根据供给破碎机的原料最大粒径与最终产品粒径之比确定骨料生产的破碎段数 8.2.3 天然砂石级配与混凝土需用骨料级配较接近直接利用率在90%以上时可采用简单的开路工艺流程 8.2.4 天然砂石级配与混凝土需
19、用级配差异较大当原料中粗骨料含量偏多时宜采用闭路工艺流程进行级配调整当原料中粗骨料含量偏少时可补充部分人工粗骨料或将部分细骨料作弃料处理两者进行比较后确定 8.2.5 天然砂石料含砂率偏低时可采取以下措施进行处理 1)利用多余的粗骨料制砂补充 2)将部分粗骨料作弃料处理 8.2.6 天然砂细度模数不符合要求时可采取以下措施进行调整 1)天然砂细度模数偏小时可利用部分粗骨料制粗砂进行调整 2)天然砂细度模数偏大时可经棒磨机加工调整其细度模数 3)天然砂细度模数不稳定时可将砂筛分分级为0mm 3mm 3mm 5mm两级分别堆存按一定比例混合后使用 8.2.7 大中型人工砂石加工厂宜采用分段闭路流程
20、生产粗骨料也可采用全闭路流程生产粗骨料 小型人工砂石加工厂可采用全闭路或开路流程生产粗骨料 8.2.8 大中型人工砂石加工厂宜采用棒磨机开路流程生产人工砂经生产性试验成品砂质量符合要求时可采用超细碎圆锥破碎机生产人工砂或以超细碎圆锥破碎机为主以棒磨机为辅生产人工砂 小型人工砂石加工厂可采用棒磨机或反击式破碎机生产人工砂 8.2.9 砂石原料的含泥量超过规范规定的标准时必须进行冲洗筛分机上的冲洗水压力应大于0.2MPa砂石原料含有黏性泥团时应设置专门的清洗设备进行处理 8.2.10 大型人工砂石加工厂如砂石料料源的岩性无实际工程的同类岩性可供借鉴则应进行砂石料生产性试验以测定在实际生产条件下该类
21、岩石破碎和制砂成品的粒度分布成品率针片状含量加工设备生产能力等参数作为工艺流程设计计算依据 8.2.11 工艺流程设计计算应遵循以下原则 1)工艺流程设计应适应不同时期各级成品骨料需用量的变化 2)在满足各级成品骨料需用量的前提下应尽可能降低流程的循环负荷量 3)大中型砂石加工厂宜采用部分筛分效率法进行工艺流程计算 4)流程中各段破碎的设备配置和负荷分配宜相对均衡 8.3 主要设备选用原则 8.3.1 选用设备的类型规格数量应满足产品的质量和数量要求若有多种满足要求的设备可供选择宜通过技术经济比较后确定 8.3.2 上下道工序所选用的设备负荷应均衡同一作业设备的类型和规格应尽量统一 8.3.3
22、 大型砂石加工厂应选用与生产规模相适应的大型设备但同一作业的设备数量不宜少于2台 8.3.4 主要设备选型计算一般可考虑适当的负荷系数不应考虑整机备用符合下列条件之一时应考虑设备的整机备用 1)人工砂石原料抗压强度高硬度大磨蚀性强 2)选择冲击型破碎机作为中细碎设备 3)同一作业设备数量超过3台 8.3.5 选用破碎设备应考虑设备对原料岩性的适应性并满足给料粒径和数量的要求 8.3.6 筛分设备的类型应与筛分骨料所需的处理能力筛分效率使用工况及设备的配置要求相适应筛分设备的处理能力计算应考虑给料量的波动多层筛的处理能力应按控制筛层计算并校核筛分设备出料端的料层厚度 8.3.7 制砂设备的类型应
23、与制砂原料的物理性质所需的处理能力砂的细度模数设备的配置要求等相适应选用中间排料型棒磨机作为制砂设备时应考虑整机备用并应根据工业性生产试验或室内试验结果确定棒磨机的单台处理能力成砂率和棒磨机数量 8.3.8 宜选用宽堰长螺旋分级机作为分级脱水设备其处理能力既应满足返砂和脱水要求还应按溢流粒度进行校核 8.3.9 应根据砂石原料的含泥量可洗性所需的处理能力和被清洗物料的最大粒径确定砂石清洗设备的类型和清洗时间 大型砂石加工厂宜采用圆筒洗石机作为清洗设备 8.3.10 带式输送机的输送量应满足各种运行工况的需要并考虑料流量的波动 带式输送机输送砂石料其向上允许倾角不宜超过16向下允许倾角不宜超过1
24、2 带式输送机输送经螺旋分级机脱水后的砂料其向上允许倾角不宜超过12选用带宽应比计算值提高一级且最小带宽不宜小于650mm 8.4 砂石加工厂布置与设备配置 8.4.1 总体布置应遵循以下原则 1)应根据工艺流程特点做到投资省建设快指标先进运行可靠生产安全并符合环境保护要求 2)既要集中紧凑又要留有一定余地应合理利用地形为物料的自流运输创造条件并应尽量简化内部物料运输环节 3)各车间和附属设施应结合对外和厂内运输道路进行布置粗碎车间宜靠近料场来料方向 成品堆料场宜靠近混凝土生产系统 4)辅助车间应尽量靠近服务对象水电供应设施宜靠近主要用户布置 5)应避免在溶洞滑坡泥石流及填方地段布置破碎筛分及
25、制砂等重要生产车间如必须在上述地段布置时应进行充分的技术经济论证并采取可靠的处理措施 8.4.2 各车间布置应遵循以下原则 1)应有一定灵活性既能提前形成生产能力满足施工前期砂石料需要还可以及时调整生产方式适应原料粒度变化及不同骨料级配要求 2)设备配置应根据流程要求对砂石原料岩性波动有足够的适应性避免骨料级配失调减少超逊径同一作业的多台相同规格的设备应尽量对称或同轴线布置在同一高程上设备间距应满足安装操作维修要求 3)利用地形简化内部骨料运输和场地排水 4)除寒冷地区外破碎筛分制砂车间可露天设置但电气设备应适当保护 8.4.3 粗碎车间一般宜靠近主料场设置但必须留有足够的安全距离大中型旋回破
26、碎机可采用直接入仓挤满给料方式机下应设缓冲料仓其活容积不宜少于2个车厢的卸料量 小型旋回破碎机和颚式破碎机应采用连续给料方式受料仓下必须设给料设备 8.4.4 筛分车间布置应综合考虑与半成品堆场成品堆场中细碎车间及制砂车间之间的平面和立面的联系应尽量减少骨料转运环节和落差应避免带式输送机下行 8.4.5 中细碎与筛分设备构成闭路流程生产时宜将中细碎设备配置在一个车间内 中细碎车间一般不设中间料仓当破碎设备多于2台或需分成2个单独系统运行时应设中间料仓其容量在中碎前为破碎机的10min 15min用量细碎前为破碎机的15min20min用量 中细碎车间进料的带式输送机上应设置金属处理装置 8.4
27、.6 采用棒磨机制砂时制砂车间中间料仓应有8h 16h的生产储备量当制砂与破碎筛分作业工作制度相同时取小值反之取大值车间布置应考虑加棒方便 采用超细碎圆锥破碎机制砂时应与筛分设备构成闭路并保持给料粒度给料量的连续和稳定 8.5 砂石储存及转运 8.5.1 天然砂石料生产宜以堆存毛料为主人工砂石料生产宜以堆存半成品料为主冬季不具备砂石生产条件时宜以堆存成品砂石料为主 8.5.2 成品骨料堆存和运输应符合下列要求 1)有良好的排水系统 2)必须设置隔墙避免各级骨料混杂隔墙高度可按骨料动摩擦角34 37加超高值0.5m确定 3)尽量减少转运次数粒度大于40mm的骨料抛料落差大于3m时应设缓降设备 8
28、.5.3 碎石与砾石人工砂与天然砂混合使用时碎砾石混合比例波动范围应小于10%人工天然砂料的波动范围小于15% 8.5.4 大中型砂石系统堆料场宜采用地弄取料 8.5.5 采用地弄取料时取料设施设计应满足以下要求 1)地弄顶板进料口应高于堆料地面 2)地弄底板应设大于5的纵坡 3)各种成品骨料取料口不宜少于3个 4)不宜采用事故停电时不能自动关闭的弧门 5)较长的独头地弄应设有安全出口 9 环境保护措施 9.0.1 砂石加工系统生产过程中产生的废水应根据有关规定并结合当地具体条件进行处理后才能循环使用或排放 9.0.2 砂石加工系统生产过程中产生的废渣应采取措施进行处理 9.0.3 砂石加工系
29、统各主要尘源点均应有除尘措施 9.0.4 应采取措施降低或减少各生产车间的噪声 9.0.5 各主要生产车间宜设置隔音控制室 中华人民共和国电力行业标准 P DL/T5098 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 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 2 引用标准 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 3 总 则 相关标准
30、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 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源质量不理想实
31、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
32、选择时应比较的因素之一对砂石料综合单价有一定影响 4.0.5 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厂加工后才能使用 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 5 料 场 选 择 5.1.1 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 5.1.2 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
33、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 78水利水电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 5.2.1 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
34、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下天然砂石料源距主体工程10km 15km公路运输时其综合成本与距主体工程1km 2km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15k
35、m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
36、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1km处)作为砂石料料源左岸二期围堰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1.5km 5km)却由于洪水将其表面厚达3m 8m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 5.2.3 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
37、乌江渡大化岩滩东风漫湾五强溪等大型水电工程采用人工砂石料生产混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%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50MPa 140MPa之间)硬度中等(普氏硬度系数f值一般为8 12)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溶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(
38、其抗压强度较高硬度较大)和富含燧石结核的灰岩(其拌制的混凝土可能产生碱骨料反应)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%
39、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 磨料的硬度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 磨料的成分在相同条件下磨料中二氧化硅(即石英)的含量越高则对金属的磨损性越强 磨料所受应力的大小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 五强溪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
40、英岩饱和抗压强度的平均值介于245MPa 332MPa之间最高值为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m3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0.1kg/m3棒磨机制砂平均棒耗2.167kg/m3(乌江渡灰岩制砂平均棒耗仅0.175kg/m3)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
41、有效运行时间难以得到保证砂石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 5.2.4 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m3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水泥用量
42、可能有一定程度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m3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(80mm 120mm)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m3才能满足要求设计采用将超径石破碎的方法使得中石
43、成为控制级配只需开采砂石料290.3万m3就能满足要求这样可少开采砂石料25.1万m3但还是要弃料41.9万m3考虑开采加工运输损耗按1m3毛料(自然方)生产1m3成品砂石料计算 铜街子水电工程混凝土总量近300万m3约需天然砂石料350万m3(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m3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1.29 2.22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
44、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m3需混凝土骨料约1395万m3初步设计阶段对坝址附近长江干流胭脂坝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)各料场砂石级配差异较大小溪塔南村坪三江坝超径石较多含砂率较低胭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
45、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
46、然砂石料与人工砂石料分别加工堆存混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120mm 40mm40mm 20mm 20mm 5mm)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
47、砂量169.86万m3)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
48、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)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
49、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源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 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渡汛 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
