砂石料开采与加工方案教学文案

编号：NN5－ZSSJ－022
引水发电系统的土建和相关金结工程
砂石料开采与加工方案
中国水电建设集团十五工程局有限公司
2009年12月20日
老挝南俄5水电站BOT项目施工技术方案
目录
一、工程简况 (2)
二、砂石料开采方案 (2)
三、采运设备选择、开采强度分析及骨料加工生产规模 (4)
四、砂石料场规划 (7)
五、砂石料场建设及生产计划安排 (9)
南俄5水电站引水发电系统
砂石料开采与加工方案
一、工程简况
南俄5水电站引水发电系统工程主要包括进水口、引水洞、调压井、压力管道、发电厂房和尾水洞工程，目前各工程均处于开挖和支护阶段（其中进水口开挖还剩4m至设计高程；隧洞(包括尾水洞)开挖及支护完成45%；调压井上室开挖支护完成，井筒反井钻导孔完成），除已完成部分开挖支护工程外，上述工程剩余砼111581m3，浆砌石工程7520m3（详见表1），需要砂石料约17.3万m3（其中砂子89844m3，碎石83838m3，具体见《砂石料采购计划》承包［2009］报告048号文件），块石9200 m3。

根据我部上报的《关于再次报送牛棚河滩天然砂砾料品质检测结果及相关补充资料的报告》（编号：承包［2009］报告113号）文件及贵部对该文件的批复，我部也进行了相应的现场探坑取样，经计算，该料场储量满足工程需要。

按施工总体安排，我部已于2009年11月29日开始砂石料加工设备基础砼浇筑，12月4日砂石料加工设备进场。

表1 砼及浆砌石工程量统计表
二、砂石料开采方案
料场开采按照先主河道后河漫滩顺序分区，依次从下游向上游、从右至左次序依次开采，开采深度为3m。

开采前先将河水改道，并对表层杂物及覆盖层进行清理。

料场布置详见《牛棚砂石料场平面布置示意图》，砂石料场开采特性详见表2。

1、开采分区
该料场为天然砂石料场，由于天然砂石级配在深度和平面上相差较大，而实际情况是
下游以中细料为主，上游则以中粗料为主，并有少量出露的孤石。

而本工程砂料用量较大，为保证砂石骨料生产的级配平衡，减少弃料，在料场开采时采用分区开采。

即先从下游向上游连续沿主河道开采，挖深3m，最后开挖河漫滩部分。

该料场共分六个区，分别为Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅲ1、Ⅲ2。

表2 砂石料场开采特性
注：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区开采前，先修围堰，将河水靠左侧截流以后开采右侧河床裸露砂砾石；后进行覆盖层剥离，弃入已开采的河床，再进行开采。

2、覆盖层剥离
为了保证有用层原料的质量，在正式开采前先将覆盖层剥离干净，对于裸露的原料，开采前先清除河道树枝、杂草；对于有覆盖层的河漫滩，先进行植被砍伐清理，再通过机械将覆盖层清除干净。

剥离弃料就近堆存在开采过区域，边剥离边开采，无需进行弃料运输。

3、开采流程及顺序
3.1、开采流程
主河道部分：人工清理河道树枝、杂草→挖掘机开挖砂卵石→自卸车运输。

河漫滩部分：人工进行植被砍伐清理→挖掘机清除覆盖层→挖掘机开挖砂卵石→自卸车运输。

3.2、开采顺序
Ⅰ1→Ⅱ1→Ⅲ1→Ⅰ2→Ⅱ2→Ⅲ2，详见《牛棚砂石料场平面布置示意图》。

4、场内外道路、运输及开采
目前场外道路已修至砂石料场内；计划在场内修筑2条临时道路及3个围堰，其中，1#、2#、3#围堰分别承担Ⅰ1、Ⅱ1、Ⅲ1区截流任务并作为Ⅰ2、Ⅱ2、Ⅲ2区开采运输道路；
1#路与2#围堰和场外道路连接，2#路作为Ⅲ2区开采主要运输道路。

具体布置详见《牛棚砂石料场平面布置示意图》，交通道路特性详见表3。

结合现场实际，计划沿河岸修路至开采工作面，后退法进行。

采用挖掘机开挖，自卸车运输，装载机配合，河道开采完后再进行河漫滩开挖。

表3 砂石料场交通道路特性
注：进入开采区的临时道路，根据实际情况依托1#、2#路及1#、2#、3#围堰进行布置。

5、粒径控制与超径石的处理
计划在自卸车上安装自制蓖条筛，在装车过程中将超径石通过蓖条筛剔除，并就近回填至开挖后区域。

根据需求量，对于裸露或覆盖层中出露的部分大孤石，或作为弃料，或采用手风钻钻爆解小后利用。

三、采运设备选择、开采强度分析及骨料加工生产规模
1、采运设备选择
1.1、自卸汽车
自卸汽车的运输能力按下式计算：
Q r=60Q e K u/T
=60×20×0.7/20
=42t/h
式中：
Q r—自卸汽车的运输能力，t/h；
K u—时间利用系数，一般为0.7-0.9，组织管理好取大值，组织管理能力差取小值；
Q e—汽车的实际有效载重量，t，可根据其使用情况按其标准载重或挖装设备的斗容计算；
T—汽车的行驶周期，min，取20。

自卸汽车的配备根据高峰时段砂石料小时生产能力并考虑弃量（按20%考虑）计算。

其计算公式如下：
N= Q h/ Q r
=81.25×（1+20%）/42
=2.32（取整为3，即需要3台）
式中：
N—自卸汽车的数量；
Q h—高峰时段的小时运量或装车设备的小时运输能力，t/h；
Q r—自卸汽车的运输能力，t/h。

1.2、挖掘机
CAT320挖掘机设计容量1.2m3，实际按1.0m3计算；考虑蓖条筛过筛、超径石回填及设备负荷等因素影响，挖掘机生产能力取60m3/h，满足高峰时段砂石料生产能力并考虑弃量（81.25×（1+20%）/1.9=51.3m3）的要求。

根据上述计算，自卸汽车需要3辆，挖掘机需要1台，但由于机械设备维修保养工作量大，出勤率也不能达到100%，因此还需考虑一定的备用。

计划采用2台CAT320挖掘机开挖，4辆20t自卸汽车运输。

2、料源开采强度分析
砂石料加工系统主要承担如表1所示混凝土浇筑及浆砌石所需的砂石骨料，砼（含喷砼）所需总量为111581万m3。

根据公式：
Q d＝Q mc A［（1-r）/η1+r/η2］/（1-θ）
＝111581×2.2×［（1-0.30）/0.90+0.30/0.65］/（1-30%）
＝434607t
计算砂石原料开采量:434607t/2.0t/m3=21.7万m3（加工过程考虑20%弃量，实际生产成品料21.7×（1-20%）=17.3万m3）。

式中：
Q d——砂石原料开采量，m3；
Q
——全工程混凝土总量，m3；
mc
A——每立方程混凝的骨料用量，无试验资料时，一般可取2.15～2.2t/m3；
r——平均砂率，一般大体积混凝土为0.25～0.3，薄壁和地下工程时为0.3～0.35；
——毛料加工成粗骨料的成品率，根据原料和加工工艺选定，一般为0.85～0.95；
η
1
η
2
——毛料加工成细骨料的成品率，根据原料和加工工艺选定，一般为0.55～0.75；
θ——弃料量占原料量的百分比，根据实际情况取30%。

3、骨料加工生产规模
（1）混凝土月浇筑强度Q
mc月：混凝土浇筑高峰时段持续在三个月或三个月以上时，Q
mc
月
按高峰时段的平均强度计算，持续期只有一至两个月时，按高峰月强度计算，单位： m3/月：
Q
mc月
＝5230m3/月（见厂房压力管道施组2.11条）
（2)成品砂石料的月需要量Q
1
：
Q 1＝Q
mc月
A
＝5230×2.2
＝11506t/月
式中
Q
1
——成品砂石料的月需要量，t/月；
A——每立方程混凝的骨料用量，无试验资料时，一般可取2.15～2.2t/m3；（3）砂石料月设计处理能力
Q m ＝Q
1
［（1-r）/η
1
+r/η
2
］
＝11506×［（1-0.30）/0.90+0.30/0.65］＝14260t
（4）砂石料小时生产能力
Q h ＝Q
m
/(MN)
＝14260/（25×8）
＝71.3t/h；
式中：
Q
h
——砂石料加工厂的小时设计处理能力，t/h；
Q
m
——砂石料加工厂的月设计处理能力，t/月；
M——月工作天数，每月按25天有效工作时间计算；
N——日工作小时，每天按1班制工作，每班工作8小时；
破碎机的生产能力为125-290t/h，其负荷系数取0.65（125×0.65=81.25t/h＞71.3t/h），能满足施工强度要求。

四、砂石料场规划
砂石料场规划主要包括原料开采场、砂石料加工场、成品料堆存场和场区内外交通等。

具体位置详见《牛棚砂石料场平面布置示意图》及《砂石料加工场平面布置图》。

1、场地布置
砂石料加工场和原料堆存场布置在大坝下游B.Xiangdet村附近河道右岸台地上，总占地面积4.2万m2，主要分两个区：砂石料加工和成品料堆存区，占地面积约2.2万m2；原料堆存区，占地面积约2.0万m2。

目前布置区域为耕地和荒地，我部在承诺给当地村民免费修筑一座跨南俄河的永久交通桥的基础上（现已开始修建），与当地村庄签订租赁协议，现已完成场地平整并开始砂石料加工设备基础施工。

2、场地硬化
场地计划采用河道砂砾石硬化，先铺大石再铺小石填缝，硬化厚度50cm。

3、原料开采场
原料开采场位于大坝下游B.Xiangdet村附近主河道，该处主河道河面较宽，且有多处较大滩地，岩性为河床冲积砂卵砾石，质量较好，储量丰富，经初步勘测，河道上下2Km 范围均具备开采条件，经计算，该料场可开采原料量约74万m3，详见表2。

该原料开采场受雨季洪水影响不能开采，只能在旱季开采，为确保雨季加工需要，计划在河道右岸高处台地修建一原料堆存场，在旱季将河道砂卵砾石开采后临时堆存，雨季根据需要加工，初步计划临时堆存场面积2.0万m2，计划堆存原料8.0万m3。

4、砂石料加工场和成品料存放场
砂石料加工场和成品料存放场均布置在河道右岸一级台地，总规划面积2.2万m2，为减小成品料二次转运，成品料直接在胶带机下就近堆存。

4.1、砂石料加工场
结合本工程施工总进度计划安排，考虑高峰期施工需要，同时兼顾均衡生产要求，经计算砂石料加工场生产能力按80t/h考虑。

（1）砂石料加工场工艺流程和现场布置
砂石料加工场工艺流程图和布置图，详见《牛棚砂石料加工场工艺流程图》及《砂石料加工场平面布置图》。

本工程喷砼工程量较大，同时受施工条件限制，砼入仓主要依靠泵送，因此在加工工艺流程设计时考虑了人工砂料的加工问题（砂料需要量约占50%），增加了制砂设备和洗砂设备，成品骨料按5～20、20～40两个规格生产。

（2）砂石料加工场主要设备配置，见表4。

（3）加工场用电
加工场附近无电网电源可以利用，计划在现场配置400Kw的自备电源（2台200Kw的柴油发电机）。

表4 砂石料加工场主要设备配置表
上述设备总功率301.5KW。

（4）加工场用水及排水
加工场用水就近从河道抽取，场地内布置一个100m3水池。

加工场所处位置靠坡脚高靠河岸低，为利于场内及雨季排水，计划在场地周围设置1.5m宽、0.5m高砌石排水沟，通过带坡自然排水，并在排水口处开挖一沉淀池（10m×5m×2m=100m3），将生产污水及废水通过排水沟进入沉淀池，经沉淀净化后排入河道。

4.2、砂石料堆存场
成品砂石料堆存按就近原则，现场按存量1.3万m3考虑（约为本工程1个月需求量），其中砂0.5万m3，小石0.4万m3，中石0.4万m3，总存料场地面积约5000 m2。

详见《牛棚砂石料场平面布置示意图》。

4.3、砂石料场内外交通
砂石料加工场对外交通道路可以通行，并与3#支洞道路和厂坝道路连接。

在加工场内和原料开采区需要修建场内道路3.0 Km。

上述道路计划修筑宽度7.0m，路面用石碴或砂砾石硬化，路边修筑排水沟，大的过沟
修建排水管涵。

经测算，成品料运至厂房拌合站运距为24Km，运至进水口上游拌合站运距约为30Km。

4.4、砂石料开采、运输设备
考虑旱季储存原料需要及施工高峰期加工需要，配置砂石料开采、运输设备见表5。

表5 砂石料开采、运输设备
五、砂石料场建设及生产计划安排
根据总施工进度计划安排，结合目前现场实际，砂石料场建设和生产计划安排见表6。

表6 砂石料场建设和生产计划。