料场工程

料场工程（共8篇）

料场工程 篇1

1 砂石料场优选的意义

砂石料场的规划选择是混凝土坝施工组织设计中的重要环节, 工程造价在很大程度上取决于骨料成本, 而骨料成本又取决于料场选择及相应的加工方案的优劣。在混凝土坝为主体工程的水利水电工程中, 砂石骨料的用量通常都是比较大的, 大坝的造价在很大程度上取决于骨料的成本, 并直接影响整个工程的投资, 而骨料的成本又取决于料场的选择及相应的采、运、加工等施工方案。在混凝土坝工程中, 由于砂石骨料用量大, 如果每吨砂石料成本能节约1元～2元, 将节省工程投资数千万, 经济效益十分显著。

混凝土坝施工的工期较长, 在施工过程中各期对骨料的需求量, 级配要求和质量要求也各不相同, 骨料产地实际开采的情况与勘测设计阶段预期的情况也会存在着某些差异, 如何在施工实践中修改与调整, 也需要一个快速准确的计算方法。基于以上两种情况, 需要给出一套较为适合大中型水利水电建设工程中对砂石料场进行优选设计的方法, 为施工组织设计中确定料场规划找到一个较好的、行之有效的方法。

2 天然砂砾石料场的优选

一般工程所在地附近大多有天然砂石料场可以利用。天然砂砾石料场在进行优选时主要目的是选定具体料场并确定其开采量, 一般在料场优选系统中作为工程的主要备选料场。按其产地位置的相对高低, 可分为陆上料场、河滩料场、河心水下料场三类, 通常多数为河滩和水下料场。陆上料场一般覆盖层较厚, 杂质含量较高, 开采不受河水影响;河滩料场占天然砂石料场的大多数, 地处河流上游的河滩料场, 常因河道坡陡流急, 粒径偏粗, 含砂量偏低, 料场贮量少而分散, 中、下游地区的河滩料场, 粒径相对较小, 常可找到大片集中的料场, 河滩料场上部在枯水期出露, 洪水期淹没, 一部分砂石料经常位于河水位以下, 表面覆盖层相对较薄;水下料场系指常年处于河水面以下的砂砾料场, 有时与河滩料场连成一片。天然砂砾石料场的优选主要目的是选定开采料场并确定其开采量。因此在料场优选系统中必然要包括可供工程考虑采用的主要料场。

以广西全州县柳铺水电站工程为例:柳铺水电站工程位于全州县庙头镇湘江上, 电站装机容量3×5 000 kW, 多年平均年发电量7 319万kWh。本工程需要的建筑材料有块石、砂、卵砾石及土料, 其需求量分别为:块石料约4.5×104 m3, 砂料约2×104 m3, 砾石料5×104 m3, 粒度2 cm～5 cm卵石料约3×104 m3, 土料约12×104 m3。坝址下游沿江1 km, 坝址上游沿江40 km范围内, 经勘探共分布有天然砂砾石产地大的10多处, 每处储量均在100万m3以上。坝址下游以白果料场、兆村料场为主, 砂砾 (卵) 石层厚5 m～13 m, 大部分储量位于水下。成分以石英为主, 岩屑、长石、云母次之。砂的成分以石英为主, 砂石质量良好。坝址上游有巷马渡、深福、庙头、壁山桥、黄沙河等几处料场, 质量与白果料场、兆村料场相同。在优选设计中同样应对天然料场进行筛选, 把那些条件明显不好的料场去掉。经过筛选后择优选定白果料场。白果料场的最大优势是运距短, 若装船水运仅1 km, 装车公路运也只有8 km;场地宽, 约有500亩;储量大, 约为100万m3, 为柳铺水电站工程骨料总需求量的5倍。

3 天然料场优化选用、开采与筛洗单价的确定

在本次优选设计中采用了动态规划的最短途径法, 对各个料场可供选择的施工方案进行综合比较, 具体做法如下:

每个天然料场的开采与筛洗工作, 大致可划分为6个施工过程:1) 料场的集料与采料;2) 装载;3) 向临时堆场或加工厂的运输;4) 毛料贮存或转运;5) 筛洗与分级;6) 成品的贮存脱水及其因质量差异所增加的附加费用。

在上述工艺流程中, 并未包括破碎工艺, 而是将破碎工艺作为一个独立的工艺加以考虑。在上述6个工艺过程中, 每一过程可以有多种施工方法供选择, 例如在采料与集料这一施工过程中, 可以考虑采用不排水施工方案, 利用多斗式采砂船或索式挖土机进行水下采料。也可以考虑采用排水施工方案, 用推土机集料, 或用多种斗容的挖土机采料。场内运输这一施工过程同样可有多种施工方法与设备供选择, 有轨运输、自卸汽车、皮带运输机等运输方式常为各工地所采用。各施工过程间的多种施工方案又必须相互配合, 组成料场开采的综合机械化施工方案。以单项施工工序为基础, 将施工过程组合成综合机械化开采施工方案网络图, 把错综复杂的工艺配合问题, 清楚地概括起来, 通过图上作业或借助动态规划最短途径法的电算程序, 可以很快地选出最优的施工综合方案。这一方法的突出优点如下:

1) 直观, 所有可供选择的施工方案均表示在一张网络图上。

2) 便于进行单价分析, 各施工工序比较单一, 易于给出单价。

3) 计算工作量小, 方法简便, 易于掌握。

4 人工制备砂石料的方案

湿抗压强度在400 kgf/cm2以上的致密块状岩石一般均可作为人工骨料的原料。在大中型工程中, 如果主要骨料用料点附近无规模相当的天然砂石料场时, 应考虑人工骨料方案, 人工骨料方案在料场优选中一般是作为独立分系统考虑的。料场优选系统建立时, 将人工骨料方案与天然骨料为主的方案作为平行独立的方案分别予以考虑, 最后再加以比较, 这样可以简化工作的一般程序, 可得到几组方案的经济指标, 为决策提供论据。

利用山灰岩人工机制混凝土骨料方案在砂石料源的优选中是作为独立的分系统加以考虑的, 这是由石料场的岩性所确定的。石料场的石质为白云岩, 储量丰富, 石质好, 但由于灰岩的物理力学指标与火成岩或混合岩性的骨料差异较大, 两种骨料不宜混杂使用, 故在料场优选系统的建立时, 可将人工机制骨料方案与天然骨料为主的方案作为平行独立的两组方案分别予以考虑, 最后再加以比较, 择其优者。

5 石碴的利用问题

水电工程坝基或地下工程开挖时, 常有大量石碴要弃置。其中往往有相当一部分是质量符合要求的新鲜块石, 可用作人工骨料的原料。利用弃碴加工成人工骨料, 一般成本较低, 还可避免占用大片弃碴场地, 因此在料场选择时, 弃碴应作为一个重要的料源加以研究。

以柳铺水电站工程为例:石碴的作用主要是调整特大石与大石的需求量, 坝前碎石厂只需进行初碎, 由于石碴的利用量限为5万m3。石碴的调剂作用尚不能最充分的发挥, 致使料场仍有弃料。如石碴的使用量再大一些, 会更经济一些。石碴的利用量目前约为整个骨料需求量的1/3, 可以大大降低远距离运输骨料数量, 减轻运输量的压力。故如以天然料源为主研究柳铺水电站工程的骨料供应方案, 石碴的利用方式, 应以利用石碴调整级配的方式较为经济。由此引起的施工质量控制、施工管理及施工工艺上的一些问题应进一步采取措施加以改进。

摘要：介绍了混凝土坝工程中进行砂石料场优选的意义, 在此基础上, 结合具体工程实例, 阐述了水利水电工程中天然砂砾石料场的优化选择, 开采与筛洗单价的确定, 人工制备砂石料的方案及石碴的利用, 为类似工程积累了宝贵经验。

关键词：水利水电工程,砂石料场,方案,石碴

参考文献

[1]林延强, 陆昌甫, 朱光熙, 等.水利土木工程系统分析方法[M].北京:水利电力出版社, 2003.

[2]周世明, 张平新, 傅万绪.混凝土工程施工[M].北京:水利电力出版社, 2002.

[3][原苏联]E.A.达尼列维奇.露天开采的组织与计划[M].冠湘, 译.北京:冶金工业出版社, 2002.

料场工程 篇2

【关键词】沥青路面；集料料场；管理

沥青混凝土路面是用沥青材料、集料、矿粉以及其他外掺剂按要求比例混合、铺筑而成的单层或多层结构层。它有着较高的强度和稳定性，表面平整、坚实、无伸缩缝，行车平稳、舒适、噪声小，施工期短，养护维修简便。在近年的国内高等级公路建设中被广泛采用。因此，沥青路面养护也成为了我国高等级公路养护的一个非常重要的方面。

影响沥青混凝土路面养护质量的因素很多，集料作为沥青混合料的骨架，其物理力学性能直接影响沥青混凝土路面的质量，如集料的磨耗、压碎、磨光等性能直接影响沥青混凝土路面的抗滑性能，而集料的最大粒径和级配优劣则直接关系到沥青混凝土路面的稳定性、透水性、抗滑性和抗裂性等，集料在沥青混凝土中的重要性不言而喻。贵州石料资源丰富，沥青路面养护用集料可开采原线石料加工而成，本文主要结合贵州高等级公路沥青路面养护实际探讨沥青路面料场规划、料场建设与集料管理。

1.料场规划

在沥青路面养护中，首先应该根据公路穿越地区的石料资源分布状况与养护拌和站规划进行料场规划和选址。选址主要考虑以下因素。

1.1石料品质满足规范要求

石料磨光值、磨耗值、压碎值及石料软弱颗粒含量等技术指标满足公路沥青路面技术规范的要求。石料储量满足养护工作需要。

1.2交通运输便利

料场最好选择在靠近养护拌和站，尽量缩短成品料的运输距离，并确保运输便道方便车辆出入，防止行车干扰。必要时进出口分开，使车辆分别出行，缩短不必要的运输等待时间，从而节省成品料的运输成本，提高经济效益。其次要考虑远离村庄和农作物的种植区域，虽然采用的拌和设备都已达到国家环保要求的规定.但在生产过程中料场内装载机械和运输车辆的行驶或多或少都要产生污染，选址不当会因污染问题与当地群众产生纠纷，甚至会为此支付昂贵的赔偿费用。

1.3根据集料的需求量，考虑有足够的堆料面积，可满足各种规格集料的贮藏堆放。

1.4周密考虑生产及生活临时设施的布置，具有满足生产及生活需要的水电供应。

1.5考虑石山附近居民的分布情况，以保证石山开采爆破时不会产生意外影响，避免出现安全问题。

料场选定后，需认真对料场进行科学、合理、细致的规划，绘制详细的规划图。料场应尽可能为集料加工、储料和行车运转提供足够的空间，使场地的利用率和有效性最大化，最大可能地满足生产需求。

2.料场建设

料场选址、规划完成后，即可按规划图开展料场建设。建设时应注意。

2.1场地硬化

硬化处理，可以防止行车打滑、沉陷，减少扬尘。对堆料区地基应进行适当硬化和防护处理，特别是堆放砂石料的场地，要用三合土整平压实，并要洒水养生以保证强度：面积不大且使用时间较长的场地，可以考虑用水泥混凝土硬化。不应只看到眼前利益不从长远考虑，料场不经任何处理就直接堆放砂石材料.结果砂石料被压进地基内几十厘米深，最后清理出来的废料多达数千方，浪费十分严重。在条件允许的情况下还可以对料场周围进行围护，这样一方面可以便于料场管理，另一方面可以防止粉尘污染扩散，杜绝村民和牲畜进入料场，减少经济纠纷和赔偿损失。

2.2料仓分隔

为了防止各种不同规格的集料混合堆放，必须在不同堆料区之间用混凝土浇筑或砖石砌筑lm高以上的分隔墙，并做好名称规格标识，这样避免了不同规格的碎石交叉堆放，保证成品料的质量。

2.3其他建设

应根据规划做好放排水措施，防止集料污染;及时接通水、电;做好生活区、临时试验室等建设。

3.料场管理

料场应有规范的管理制度，对工、料、机以及安全进行科学管理，确保集料的质量。

3.1人员管理

料场工作人员必须具备过硬的业务能力和认真负责的工作态度。所以选择责任心强、业务素质高的管理、计量和收发人员来参与料场管理工作是非常重要的。条件允许的话，料场的负责人最好安排物资管理专业或参加过物资管理培训的人员具体负责管理。并在上场前要对相关人员进行业务技能培训，强化他们的岗位责任和素质教育，使他们明确各自的岗位职责，认识岗位的重要性，熟悉作业程序，提高业务能力。除此之外，项目部还要对从事料场作业的人员加强监督管理，发现问题及时处理，对那些能力差、素质低、私欲严重的人员要果断调整。

3.2材料管理

应对生产的集料建立质量控制系统，有专人负责集料质量的检验工作。料场应建立简易的试验室，定期(一个工作班1次)抽检集料的级配、含泥量等，发现集料质量出现变化，应及时将信息反馈料场负责人，查找质量变化原因，采取调整补救措施，以保证集料质量的稳定。对加工好的产品，应有明确的标识。在汽车进场运输过程中，应避免携带泥土污染集料。

3.3设备管理

做好润滑管理。实践经验和理论研究表明，大部分机械设备的有形磨损都是由于缺乏必要的润滑所导致的。为此，要错定相应的设备保养计划，尤其是要加强做好重点部位的润滑工作。对于振动筛等关键部位的轴承则要选用耐高温、振动的专用润滑脂，以保证机械性能的正常发挥。另外，要制定科学合理的检修、维修计划，做好预防性维修工作，尽量将设备故障消灭在萌芽状态。做好定期检查保养，并根据其磨损程度，结合生产任务，合理安排更换时间，以提高设备的完好率和利用率。除做好机械部分的检修保养工作外，还要对电器元件和用电设施做好“四防”(即防尘、防雷、防火和防潮)等保养工作，保持电器元件和用电设备经常清洁无污染。其次，要做好配件管理工作。拌和设备通常位于离城区较远的地方，配件的购买相对困难。为了保证设备出现故障时有充足的配件进行更换，必须保证一定的配件储备量。特别是对于筛网等易损件，其生产、发货周期一般都在一个月，通常都要求保证2套以上的库存配件。

3.4安全管理

电的安全管理。电具有不可见性的特点，因此必须采取有效措施，规范用电管理，确保用电安全。一定要做到：提高全员的安全用电意识，配备具有一定资质的电工;设立符合电力标准的配电房;场区内严禁使用裸露、老旧电线送变电;电路走向有序、高度合理、绝缘和固定可靠;变压器规格与用电器总功率，电线品质和规格相匹配并略有富余。依山傍水的料场，应考虑到山体、河堤的整体性和稳定性，必要时清除工作的浮石等悬挂物。加固堤岸。料场要设立醒目的警示标志，严禁闲杂人员进入『雕i场地。作业人员进入场区，必须配戴安全帽等安全防护品，同时严禁作业人员酒后上岗作业。

养護料场与集料管理是一项涉及面广、内容繁锁的工作，只有增强责任意识，端正态度，加强管理，才能生产出优质的集料。

【参考文献】

［１］张文婷.冷铺沥青混合料配合比设计中溶剂用量的确定[J].广东交通职业技术学院学报,2010,(01):18-20．

［２］宋冰.浅谈改性沥青的技术应用[J].杨凌职业技术学院学报,2010,(02):55-57．

［３］豆仁国.公路沥青混凝土路面的施工监理控制[J].淮北职业技术学院学报,2010,(01):1-2．

料场工程 篇3

老挝会兰庞雅水电站位于老挝南部的会兰庞雅河上, 电站采用粘土心墙堆石坝, 最大坝高75 m, 其上游围堰与坝体结合布置, 总填筑方量150万m3, 其中主堆石75万m3, 次堆石15万m3, 过渡料12万m3, 反滤料15万m3。该工程可行性研究报告由日本公司完成, EPC总承包由葛洲坝集团公司承担。

日本公司在《老挝会兰庞雅水电站工程可行性研究报告》中选择的挡水坝石料场位于坝址右岸下游约1.2 km山坡上, 料场岩性为玄武岩 (以下简称玄武岩料场) 。EPC总承包工程开工后, 设计方经比选认为, 砂岩料场 (后述) 储量满足工程需求, 开采、运输条件明显优于玄武岩料场, 故将石料场改选在坝址左岸上游约700 m山坡上, 料场岩性为白垩系中～上统 (K2-3) 细砂岩夹粉砂层泥岩 (以下简称砂岩料场) 。

在砂岩料场开挖时, 总承包方发现砂岩料场所谓“有用料”的技术指标达不到设计要求, 其覆盖层的厚度也明显大于设计提供的厚度。该问题引起了总承包方的高度重视, 总承包项目要想盈利, 减少施工成本是一个重要途径, 为避免砂岩料场无用料工程量过大导致施工成本大幅增加, 总承包方采取果断措施, 一方面要求设计方对砂岩料场及其附近区域进行进一步的地质调查, 摸清砂岩料场的实际地质情况, 探索开辟新料场的可能性;另一方面要求设计方在合理可行的前提下, 结合砂岩料场现状对大坝堆石料技术参数进行优化。与此同时, 总承包方也积极优化料场开采方案, 对料场进行重新规划。

通过以上措施, 有效地控制了施工成本, 为总承包方挽回了经济损失。

2 料场设计简介

2.1 基本地质条件

砂岩料场岩性为白垩系中～上统K2-3细砂岩夹粉砂质泥岩组合, 根据岩性组合特征, 从上而下分为K212-3～K112-3共11个岩组, 由紫红色极薄层～薄层粉砂质泥岩和灰色、青灰色薄层～厚层细砂岩交替分布, 其中K162-3、K142-3和K122-3层的岩性为中厚层状细砂岩 (局部夹紫红色薄层状粉砂质泥岩) , 其各项技术指标满足设计对大坝填筑料及砂石骨料的技术要求。

2.2 岩性指标及质量分析

在上述的K162-3、K142-3和K122-3三层中, 强风化细砂岩饱和抗压强度为27.7～41.1 MPa, 可作为受力较小的坝区堆石料;弱～微风化细砂岩以中厚～厚层状为主, 裂隙发育频度较低, 岩石质量指标为68%～89%, 岩体较完整, 岩石试验指标满足《水利水电工程天然建筑 (SL251-2000) 》质量技术要求, 可作为堆石坝块石主堆石料和块石料;碱活性及轧制试验指标表明弱～微风化细砂岩可作为混凝土骨料。

2.3 储量

砂岩料场面积约22万m2, 以800～820 m高程为开采底界, 以平行断面法计算, K162-3、K142-3和K122-3三层中无用层方量为164.6万m3;有用层储量为828万m3, 其中强风化细砂岩73万m3, 弱～微风化细砂岩554万m3, 弱～微风化粉砂质泥岩201万m3, 满足大坝填筑及整个工程砂石骨料 (本工程所需砂石骨料约16万m3) 、反滤料和过渡料加工需要。

2.4 设计结论

综上所述, 设计方选定砂岩料场中K162-3、K142-3和K122-3三层石料作为老挝会兰庞雅工程大坝填筑及整个工程砂石骨料、反滤料和过渡料加工的料源。

3 料场开采与过程回顾

3.1 开采规划简介

砂岩料场山脊呈“L”字形弯折的浑圆状, 山脊线高程870～950 m, 总体地势西高东低, 岩层呈水平状分布, 料场东侧 (下游侧) 距离大坝较近且覆盖层较薄。因此, 砂岩料场开采区规划在料场东部 (下游侧) , 以减少无用层的开采量, 提高采剥比, 缩短运距。

老挝会兰庞雅工程大坝填筑及砂石骨料、过渡料和反滤料加工共需石料约133万m3, 总承包方在进行料场规划时考虑2.5倍的备料系数, 有用料备料340万m3, 规划料场开采面积8万m2, 开采高程上限885 m, 下限820 m, 预计无用层方量约40万m3, 其中覆盖层方量约30万m3。

料场开采逐层进行, 从下游向上游方向推进, 土质边坡按照1∶1放坡, 石质边坡按照1∶0.75放坡, 每10 m预留一道1.5 m宽的马道, 要求坡面清理干净, 料场边坡暂不考虑支护。

大坝填筑计划在2012年5月份进行, 2012年5月份以前开采石料主要用于砂石骨料、反滤料和过渡料加工, 以及工区内道路维护。

3.2 施工过程回顾

砂岩料场施工从2011年3月1日开始, 清除开采范围内的植被后, 盘山修筑施工道路至山顶 (终点高程890 m) , 计划2011年4月30日具备有用料开采条件, 开始砂石骨料、反滤料和过渡料加工。

2011年3月25日, 设计规划的有用层K162-3层岩石部分揭露, 总承包方当时怀疑K162-3层岩石强度偏低的问题, 但设计方认为出露部分覆盖层较浅, 不能以偏概全, 建议继续开挖。

2011年4月15日, 规划开采范围内的K162-3层岩石整体揭露, 具备有用料开采条件, 据目测, 揭露的岩层难以达到有用料的要求。现场试验室取样检测结果表明, 石料风化严重, 强度偏低, 既不能用于加工砂石骨料, 也不能用于填筑次堆石区。作为辅证, 总承包方加工了一部分砂石骨料, 强度偏低, 部分骨料可轻易捏碎, 不满足混凝土材料的技术参数。

如果K162-3层揭露的石料不能使用, 不但要增加35万m3的弃料, 增加施工成本, 而且不能如期加工砂石骨料和反滤料、过渡料, 对工程进度造成影响。因此, 总承包方通过积极优化料场开采方案, 对料场进行重新规划, 使此问题得到圆满解决。

4 设计地质调查与优化调整

应总承包方要求, 设计方对砂岩料场进行了一次全面的地质摸底调查, 对工区附近区域也进行了一些有针对性的地质调查。2012年5月15日, 设计方出具了一份地质调查报告, 纠正了基本设计阶段的地勘失误, 对已经揭露出来的K162-3层料进行了评估。设计方建议暂停砂岩料场开挖, 另辟砂石骨料和反滤料、过渡料料场, 同时根据地质调查的实际情况对大坝死水位以下填筑石料和次堆石料的技术要求进行了调整。

通过设计优化, 规划开采范围内K162-3层的石料可利用掉约23万m3, 其中有10万m3用于填筑上下游围堰和上游围堰与粘土心墙之间死水位以下部分坝体, 12万m3转移至备料场, 用于今后次堆石区的填筑, 还有少部分加工成砂石骨料, 用于临时建筑物混凝土浇筑或修路之用。

另外, 设计方在坝址下游左岸约600 m处发现了一玄武岩集中的山坡 (与原日本人玄武岩料场隔山相望) , 岩石覆盖层厚度仅5～8 m, 周围基岩出露但植被丰富, 预计玄武岩有用料储量45万m3, 离砂石系统距离仅350 m, 方便快捷, 经现场试验室取样分析, 其强度、含泥量、干密度等指标均满足砂石骨料要求, 不具有碱和性。设计方建议将该处开辟为砂石骨料加工料的主要料源, 总承包方采纳了设计方建议, 迅速完成了该料场便道修筑和覆盖层剥离等工作, 仅用了20 d时间就具备了有用料开采的条件, 加工出满足主体工程需要的砂石骨料, 大大地缓解了总承包方外购砂石骨料的压力。

5 开采方案优化

前面已述, 在总承包方规划的开采范围内, K162-3层有35万m3的“有用料”等待处理, 经设计优化利用了23万m3, 如果不采取措施, 剩余的12万m3将成为弃料, 增加工程成本。

根据设计方提供的地质调查报告, 结合此前砂岩料场开挖揭露出来的地质情况, 总承包方决定将砂岩料场备料系数由原来的2.5降低至1.5, 并征得了设计方和相关专家的同意。

经重新规划, 砂岩料场有用料储备量调整为210万m3, 去掉原规划的8万m2周边3万m2的开采面积, 保留中间相对新鲜的5万m2开采面积。重新规划后, K162-3层内计划开采的石料方量降低至22万m3左右, 与设计优化后需要的石料大致相等。

6 结语

在工程总承包方和设计方的共同努力下, 通过设计优化和减小备料系数两个途径, 老挝会兰庞雅工程砂岩料场K162-3层内的石料得到了有效的利用, 基本避免了弃料, 大大地减少了由于前期设计地质调查不足所造成的影响, 有效地控制了施工成本, 但是也不可避免地发生了一些额外的费用, 如砂石骨料不能按期生产不得不临时外购砂石骨料以满足生产需要产生的费用, 开辟新的料场所发生的覆盖层剥离费用及地质调查和道路修建等费用, 备料的损失和二次转运费用等。

老挝市场砂石骨料产品供不应求, 厂家不送货且需量越大价格越高, 前期总承包方在砂石骨料的外购上吃尽了苦头, 因此急需自己的砂石系统尽快形成生产能力, 以缓解外购压力。料场问题的快速解决, 大大地缓解了总承包方外购砂石骨料的压力, 有力地推动了工程进展。

摘要：对老挝会兰庞雅水电站砂岩料场的设计、施工规划、施工过程中出现的问题及其解决方案作了比较详尽的论述, 希望能对今后类似工程的料场规划和开采控制提供借鉴。

环保节能型圆形料场设计 篇4

圆形料场是一种大型堆存、取送物料的设施。此类料场上方用一密闭的网架外壳罩起来, 外形类似于半球体;下方为提高储量, 加设圆环形挡墙, 得名圆形料场。

全封闭圆形料场具有三大特点:一、占地少, 单位面积储存量大, 建造土石方量小;二、抗恶劣天气能力强, 防风无扬尘, 抗雨无流失, 保护环境, 景观好;三、自动化程度高, 设备能耗小, 运行安全可靠。可谓兼具了“环保、节能”双重效益。在风大雨丰的滨海地区、用地紧张平地少的山区地形均具有突出优势, 值得在电力、煤炭、矿业、冶炼、粮食、化工、码头等行业内大力推广。

2 圆形料场原理及主要构成

圆形料场基本原理是利用定心旋转式堆料机将物料堆成环堆形状, 用定心旋转式取料机向中心地下料斗送料。

其主要由上部钢网架, 下部挡墙 (含扶臂柱) , 内部堆取料设备, 及附属消防系统、暖通系统、电气系统等构成。 (见图1)

3 主要部件分析及运行

3.1 主要部件由土建结构部件及工艺设备构成

上部钢结构网架和下部环形筋板式钢筋混凝土挡料墙及其基础组成了圆形料场的基本土建结构。网架屋盖采用彩色压型钢板, 局部设有阳光板采光带。

堆取料机是圆形料场最主要工艺设备, 其由中心立柱、悬臂式堆料机、刮板式取料机构成。

中心立柱位于圆型料场的中心, 为堆取料机的重要钢结构件, 既承受着各主要部件及输入栈桥的载荷, 又是各部件的安装中心, 故其制造和安装工艺要求非常严格。

悬臂式堆料机位于中心立柱上部, 主要结构型式有两种:悬臂固定式和俯仰式。两种结构型式比较, 固定式结构简单, 成本底, 但物料落差较大, 粉尘飞扬较严重。俯仰式可有效降低粉尘飞扬, 同时能适当降低中心柱高度, 降低造价, 但结构相对复杂, 故障点相对增多, 维修成本相对较大。

刮板式取料机均位于中心立柱的下部, 料场地面上, 并以中心立柱为中心360°回转。主要结构型式有三种:悬臂式、门架式和桥式。悬臂式刮板取料机一端为刮板式取料机, 另一端为配重箱。取料机的俯仰通过设在中心立柱附近的卷筒带动钢丝绳来实现的。取料机与中心立柱采用滚子轴承连接, 通过回转驱动装置使堆料机实现360°回转。门架式刮板取料机是将刮板式取料机设在一门形构架上。取料机的俯仰方式与悬臂取料机相同。门架一端与中心立柱亦采用滚子轴承连接, 另一端支撑在料场挡料墙上部的圆形轨道上, 取料机的回转通过圆形轨道上的台车驱动来完成。桥式刮板取料机于上述两种不同, 是将刮板吊挂在桥架下, 没有俯仰, 采用低位取料, 取料时靠料耙往复运动使物料沿料堆断面均匀下滑给刮板机供料。综合比较, 门架式结构型式取料机成本较低, 且运行平稳, 检修、维护方便;门架式结构型式适用于大出力、大直径料场取料机;悬臂式和桥式结构适用小出力、小直径料场取料机。

其他辅助系统:洒水除尘系统由水箱 (容积不小于30分钟洒水用水量) 、加压泵、管道、过滤器、手动阀、电动阀、止回阀、自动泄水阀、压力表、流量计、水位表和洒水喷嘴组构成。臂堆料胶带机头部料斗下口外侧周围, 喷嘴组喷水形成伞状水幕, 将堆料产生的粉尘控制在水幕内。电气及控制:整个料场全部采用PLC程序化控制, 机上就近控制和集中控制室远程控制两种方式, 在料场内的四周设有摄像头, 并在程控室设有监视器, 便于运行人员在程控室内对料场进行监视和操作。

3.2 圆形料场的运行方式

料场内堆取作业的运行原则为“先进先出”, 有效控制煤场的煤堆存放时间。取料机沿料堆面俯仰、回转取料, 能将料场内的料基本取净, 无死角余煤。

堆料作业:堆料机定点给料至料场地面, 形成一个圆锥形物料堆。当物料堆达到一定高度, 其顶面触及堆料机端部的探头时, 堆料机回转一定角度, 紧靠料堆进行斜坡堆料, 堆积另一个料堆, 按此方式, 堆料机逐渐堆积数个紧靠的料堆, 直至料场充满 (回转360°) 或堆料机已回转到与取料机的安全距离极限位置。

取料作业: 预先设定取料回转范围, 取料机将在设定的范围内开始回转取料。

堆取料同时作业:堆取料作业可以在各自的设定范围内同时进行。当输入物料量大于输出物料量时, 料场将逐渐充满。当输出物料量大于输入物料量时, 料场将逐渐被取空。

4 设计要案

4.1 圆形料场储量计算

由于料场必须留出设备的通道, 整个料堆由一段环形料堆和两个半圆锥料堆组成 (见图2) , 储量计算分成两部分。

环状料堆体积计算

1) 计算煤场截面积 S: (图3)

由于料堆截面为不规则的, 可将其如:图7分成4个部分, 并分别计算截面积。

2) 计算各截面重心处圆弧长:图2

3) 计算该弧段体积 VⅠ:

4) 计算端部两个半圆锥体积VⅡ:

由于挡墙高度和地面坡度每个料场都不相同, 根据截面积可知该处体积应至少大于2/3的圆锥, 保守计算按2/3。

VⅡ= ( (R-d/2) 2*π*h3/3) *2/3 (m3 )

5) 总体积 V:

V= VⅠ+VⅡ (m3 )

4.2 圆形料场参数设计

圆形料场参数是根据物料种类和工艺需求来确定和设计的。 (列举:圆形煤场)

常用料场直径、储量及挡墙高度匹配 (物料:煤)

1) 储量为8万吨以下, 用90米圆形料场, 挡墙高度≤15m。

2) 储量为8-10万吨, 用100米圆形料场, 挡墙高度≤17m。

3) 储量为10-12万吨, 用110米圆形料场, 挡墙高度≤20m。

4) 储量为12-20万吨, 用120米圆形料场, 挡墙高度≤22m。

设备出力由工艺要求决定, 常用堆料机出力范围为250-6000t/h;常用取料机出力范围250-3000t/h。

5 环保节能性的论述

5.1 全封闭结构带来的环保性

从以上圆形料场结构的介绍, 可见其是一种全封闭式结构。其作为大型存贮煤、矿等散料的设施, 全封闭式的结构能防风抗雨, 零污染零排放, 很好地保护了周边环境。且其造型美观, 环保性是十分突出的。

5.2 节能降耗、节约土地

为更直观、更好地论述圆形料场的节能性。笔者列举以下对比数据。 (数据对比来自:国内一发电厂110米直径圆形煤场与目前国内电厂使用最多的条形煤场)

1) 节约大量土地:

一发电厂需在厂区内存贮12万吨煤, 如使用常规条形煤场, 需要使用4.14公顷土地, 现今使用圆形煤场, 其圆形构造及挡煤墙使堆高量大大提高, 其仅占地1.44公顷, 节约土地2.7公顷, 节约土地量65%。

2) 节能降耗:

圆形煤场堆取料机对比条形煤场堆取料机, 可实现原地旋转堆取料, 无需移动, 且设备先进, 电气控制程度高。根据测算, 每年能为此电厂节电100万度。

3) 防止流失:

条形煤场是敞开式煤场, 常年受风吹雨淋。据国内60万等级装机发电厂数据, 每年入厂煤和入炉煤的差量达到近1万吨。如果使用全封闭煤场, 几乎完全能防止如此大量煤炭流失。

6 结束语

1) 发电厂的用地是十分紧凑和紧张的, 很多工程需要开山填海, 圆形料场占地少、土石方量小, 能节约下的不仅是土地, 还有大量的工程造价。在用地紧张的山区内陆地区有较好前景。

2) 我国东部沿海及内陆沿江地区常年风大、雨水丰沛。而此地区恰是煤炭资源稀少, 需大量从内地长距离运输, 资源十分宝贵。圆形料场能降低煤炭的流失, 保住珍贵的能源。

3) 发电厂中常规条形煤场斗轮机堆取料不能同时工作, 而圆形料场堆取料机能同时进行堆取料工作, 具备效率优势。且圆形料场堆取料设备先进, 可靠性好, 自动化程度高。在能节电的同时, 又能降低维护量和人员管理量, 经济效益优势突出。

摘要：通过介绍圆形料场的特点, 原理及主要构成, 主要部件分析及运行, 设计要案等, 论述其环保节能性及其在燃煤发电厂的应用前景。

关键词：环保节能,全封闭圆形料场,堆取料机,设计要案,电厂应用

参考文献

圆形料场储量计算模型分析研究 篇5

关键词：圆形料场,储量分析,模型研究

0引言

圆形料场堆取料机具有良好的环保功能,同时具有节约场地、自动化程度较高等优点,在大型散货港口、火力发电厂的储煤场、大型钢铁公司的矿石煤炭原料场、大型水泥厂等场合得到了越来越多的应用。

料场的储量要求是圆形料场堆取料机的一个重要考察指标,一直贯穿于工程项目的招投标到项目验收中。在设计过程中,常用的储量分析方法是利用三维绘图软件(例如Autodesk Inventor)进行计算机辅助设计,利用三维造型软件自带的模型物理属性信息功能模块,可以自动计算出料堆的体积。但是到目前为止,鲜有现成资料介绍其数学模型以及数学方程。因此本文对其数学模型进行分析研究。

1基于三维软件的分析

Autodesk Inventor软件是美国Autodesk公司推出的一款三维可视化实体模拟软件,其可以方便地创建工程设计所需要的三维模型。

经过相应较复杂的布尔运算,确定了有外部挡煤墙的圆形料场的料堆模型,如图11所示。

在建模完成以后,可以查询模型的物理特性,如图2所示。图2中含模型的质量、面积、体积等重要信息,其中体积 信息就是 设计所需 要得到的 储量结果[1,2]。

2储量分析的数学表达

圆形料场料堆的截面图如图3所示。

由图1可知,圆形料场料堆储量计算由4部分组成,即图3中的V1、V2和V3以及两端的圆锥体料堆体积V4(如图4所示)。

由图3可知,体积V1可以视为大、小圆台体积之差,体积V2和V3可以视为大圆柱和小 圆台体积 之差。由圆柱和圆台的体积计算公式得,料堆体积V1、 V2和V3的数学计算式如下[3]:

通常圆形料场料堆的堆料角度并非为360°,因为需要在料堆中间留出一定的走道空间,假设堆料的回转角度为θ,回转料堆的两端会产生小的圆锥体料堆。 因此在进行料堆体积计算时需要再加上两端的小圆锥体积V4。

体积V4可以近似认为是图4阴影所示的圆锥体积,由圆锥的体积公式得V4的计算公式为:

综合式(1)~式(4)得,圆形料场堆料的体积计算公式为:

3应用实例

式(5)给出了圆形料场料堆的数学计算公式,以下结合某工程的实际应用,给出圆形料场储量的计算过程。

已知输入数据如下:r′=36.86m,R′=18.72m, r=4m,r1=6.15 m,R=55 m,h1=14.17 m,h2= 11.5m,h3=5m,θ=232°。

根据式(5)计算公式编制相应的Excel计算表格, 输入上述已知数据,得到输出的计算数据如图5所示, 得到V=153 536.62m3。

根据上述已知输入数据,建立料堆的三维模型,查询其物理特 性,其数值为153 522.91 m3(如图6所示),与图5所示的计算结果相差13.71m3,误差比例为0.008 9%,基本可以忽略不计,通过具体实例进一步印证了式(5)的正确性和数学模型的正确性。

4料堆相贯线数学方程

由图1的三维模型容易看出,圆形料场料堆中间有一个人行走道,正是因为此走道的存在,所以存在两端的小圆锥体积料堆V4。此走道的宽度与堆料回转的角度θ有关。通常在三维模型中,修改相应的参数, 即可得出不同的宽度值L,如图7所示。

在此进一步 探讨了其 宽度L的数学计 算方法。 根据图7所示的俯视图,AB之间的曲线其实就是圆台和圆锥的 相贯线在xoy平面的投 影曲线。 其中A(x1,y1)点是两侧小圆锥体积的料堆和下部料斗的交点,B(x2,y2)点是上述的两侧小圆锥体积的料堆与挡料墙的交点。

建立xyz空间坐标系,如图8所示。上述的两侧小圆锥体料堆可以看作直线O′D绕旋转轴线O′B旋转180°得到的圆锥面,其曲线方程可以表达如下[4,5]:

其中

而需要旋转切除部分的料堆可以看作是直线OC绕旋转轴线OA旋转180°得到的圆锥面,其曲线方程表达为:

其中

联立式(6)~式(9)即得到两个圆锥面的相贯线方程:

其中

综上,图7所示的AB段曲线方程如式(10)和式 (11)所示。A(x1,y1)和B(x2,y2)点坐标满足式(10) 和式(11)所表示的曲线方程。

得出AB段的曲线方程以后,L的数值就是x轴 (y=0)到该曲线的最近距离。此计算方法可以参照相关数学书籍,在此不做赘述。

5结论

卡尔沟料场深孔爆破参数选择 篇6

卡尔沟料场位于坝址下游约1 km的卡尔沟内,料场岩石主要为澄江期灰白色中粗花岗岩,分布高程为770～1 070 m,开采高度为370 m,最大开挖边坡270 m,永久岩石边坡按1∶0.3控制,料场计划用料量821.1万m3,用料情况见表1。在开采范围内可采用料储量1 200万m3,地形坡度45°～60°,料场基岩裸露,岩体强风化水平深度8 m,弱风化水平深度65 m,没有大的断层破碎带和强风化夹层分布。该料场开采及运输对大坝施工基本无干扰。料场周边环境复杂,靠卡尔沟侧有少数民族居住的村庄、高压电线路和整个工地施工、生活用水主供水管道,特别是砂石骨料系统离料场约100 m,加之通往黑马营地的公路也近在咫尺,更加大了料场开采对安全工作的要求;尼日河左岸侧有通往甘洛县的公路和成昆铁路线。爆破参数选择是否合理,对爆破效果的好坏以及能否将爆破危害效应控制在最小限度内,直接起着决定性的作用。根据大坝各种填筑料的技术要求和料场复杂的岩石特性及周边的环境条件,先后经历了上百次深孔爆破试验(生产性试验)。

1 骨料开采施工方案

石料开采遵循“先剥离,后开采”的原则,采用由上而下分层开挖的方式,在开采料运输主干道的末端先形成集渣平台以利运输,前期集渣平台宽度为15 m。为减少临时道路的修筑和便于抛渣,分层高度为20 m,由于高处难以布置运输主干道,直接把爆破料掀到集渣平台,减少高差运输。爆破采用阿特拉斯液压钻或者100B型钻机钻孔,深孔施工预裂、梯段爆破开挖方法,局部采用手风钻光面爆破配合开挖。采用小排拒微差挤压爆破的方式,以保证爆破料的粒径的得到有效的控制。爆破石料进入集渣平台后用液压反铲配15～20 t自卸汽车出料,废料运往骨料堆存场弃渣场堆存。

1.1 骨料开采施工程序

骨料施工程序如图1所示。

1.2骨料开采施工方法

1)料场覆盖层剥离:人工清理表层植被,集中焚烧。采用风钻、推机械施工道路上行至料场开采区顶部,自上而下逐层开挖翻倒覆盖层,采用手风钻浅层爆破进行表层剥离,直至岩石有用层出露。弃料采用1.0 m3反铲挖装,20 t自卸车运至指定渣弃场。

2)钻机工作平台采用YT28型手风钻造孔,其孔径为42 mm,孔深0.5～3.0 m,单位耗药量以0.45 kg/m3控制,爆破弃渣处理同覆盖层剥离。

3)骨料开采拟采用深孔梯段爆破技术,梯段高度20 m,毫秒微差挤压爆破网络起爆。各作业区自上而下分层开采。料场的梯段分层高度与开采作业所采用的采装设备有关,同时要保证有较好的爆破效果。

4)开采料按爆破试验确定的爆破参数进行,优化爆破参数,确保毛料粒径满足设计要求。

5)超径石处理。超径石是指块度大于700 mm的毛料。超径石必须经过二次爆破后才能作为有用料运往加工厂。二次爆破的技术要求为:采用手风钻钻孔,炮孔深度要能使炸药放置在超径石的重心位置,一般炮孔的深度为超径石厚度的3/5;当一个超径石有几个炮孔时,采用1.0 m×1.0 m的孔网和梅花型布孔;炸药单耗约为0.06 kg/ m3;炮孔必须完全堵塞,堵塞材料用含水沙土,堵塞长度与装药长度之比应大于5。

2 确定台阶高度和装药结构

卡尔沟料场岩体灰白、较坚硬、完整、局部地方有强风化、强卸荷带,且边坡有几处宽约2 m的强风化夹层,最深处深度达15 m,严重影响了边坡的稳定;开挖最高点高程▽1080到开挖的最低点高程▽710相差370 m,开挖高差大;决定采用台阶式开挖的方法,选用cm-351钻机(造爆破孔)和100B型潜孔钻机(造预裂孔)及斗容为1.6 m3的反向铲等设备。根据钻机的下行深度和反向铲的挖掘高度最后确定台阶高度为15 m。已有经验证明挖运施工方便、安全、经济合理。由于料场岩石坚硬完整程度不一,每个台阶都存在一些高差不一的现象,最大高差达5 m,这种情况下,规则的孔排距,必然造成上部超径石多,加大二次爆破量增大成本。同时部分地方岩体内有裂隙,碎块,先爆孔产生的爆破应力波对后爆孔周围岩块产生错开割断导爆管也有可能造成盲炮,这种情况下,通过底部、上部都下一个同段起爆药包的双保险方式来防止盲炮,同时,在离孔口1.5 m的地方下一个破碎药包来解决上部大块超径石多的问题。

2.1预裂爆破

采料场需采用预裂爆破法形成边坡,其中包括强风化、弱风化和微新鲜岩体。预裂爆破区的宽度范围一般应控制在20 m,沿边坡开口线布置第一排炮孔即为预裂孔,其他为主爆孔。预裂孔孔距应为1 m,主爆孔的孔距为3.5 m,排间距离为2.5 m。网络联接时保证预裂孔先于其它孔的起爆时差不小于110 m/s。预裂爆破两端加两个导向空孔不装药。预裂孔需超深爆破孔0.5 m,减小地震波对边坡和马道的破坏,采用φ32乳化炸药间隔装药,导爆索串接,正常装药段线密度为400 g/m,非标准孔深的正常段随孔深变化而变化,孔底加强装药段长1 m,线装药密度为800 g/m。孔口减弱装药段长1 m,线装药密度为200 g/m,堵塞长度为1.0 m。爆破实验时先采用手风钻浅孔爆破形成长35 m,宽10 m的钻机作业平台,采用100B型钻机造孔,梯段高度15 m。

2.2炮孔布置及孔距a、排距b的选择

卡尔沟料场每个台阶除尼日河侧最上游有泥夹石和卡尔沟侧最里端成大块岩石分布有裂缝外,工作面的平整性在总体上还不错。此时炮孔的布置方式选择样式多,但考虑总体的经济效益,采用矩形和梅花形布孔比较合理。经过多次实践爆破,炮后爆破效果证明梅花形布孔更适合卡尔沟料场爆破。梅花形布孔即前后排孔相互交错布置,这种布置对每孔担负的爆破量较为均匀,大块少,无根底。

关于孔距a的选择,取a=(40～45 mm)d(d为炮孔直径),b=(30～35 mm)d(即将孔距口控制在4.5～5.0 m为宜。由于在卡尔沟料场岩石分布中尼日河侧岩石比较软、爆破时需要的能量小,卡尔沟侧岩石比较坚硬、需要爆破能量大。一般在尼日河侧取大值,卡尔沟侧取小值。在改变减少排距的情况下且适当减少前排抵抗线的前提下,还可以将孔距拉大至5.5～6.0 m,爆破试验表明取a=4.5～5.0 m时,爆破效果更理想。在一些多地段出现裂隙、节理和溶洞发育等情况,一般a取小值,便于在地质情况不良时灵活调整装药量,以免爆轰气体从夹缝、溶洞中逸散,尽量减少爆能损失,防止冲击波和飞石造成意外事故。在卡尔沟料场需要保护边坡,如何提高边坡的稳定性,并使边坡尽量保持平整光滑,也是爆破设计的主要任务之一,为了尽量获得预裂爆破的效果,靠近边坡的炮孔,应适当缩小孔间距,此时的a值取1.2～1.5 m,在控制好装药量和选择合理的起爆方式的条件下,即可获得理想的效果。

3 单位炸药消耗量q值及抵抗线d的确定

由于爆区距砂石骨料系统约100 m,周围环境极为复杂,对爆破的安全性要求很高,如何确定单位炸药消耗量,是十分关键的一环。药量偏高,易产生飞石,对料场周围构成的威胁较大,但如果药量太低,往往残留很厚的根底,大块很多,增加二次爆破量,而且浅眼爆破的飞石也很难控制。由于料场岩体坚硬程度不一,需要爆破的能量也不一,因而药量消耗量不是固定的,料场岩石坚硬程度大致分布为中部和尼日河侧软脆,往卡尔沟侧岩石硬、脆性差、难以破碎,对此,药量在卡尔沟要比其他部位增加一些,考虑到经济性和安全性,这测的单位炸药消耗量q一般取0.65～0.70即可获得良好的爆破效果。总体来说,卡尔沟料场的单位炸药消耗量一般应控制在0.6～0.7。

前排抵抗线w选择是否得当也是影响爆破效果和确保爆破安全的关键因素之一。抵抗线过大会造成整个炮往后翻,可能推不出去,造成大块多,根底厚大,破坏后部整体性;过小会产生飞石(有一次就是由于前排抵抗线太薄弱了,石头飞过了砂石骨料系统)。经过多次实践最理想的wd值应取2.5～3.0。目前采用的孔距为5 m、排距为4 m,在这个取值下可以获得良好的爆破效果。

4 填塞的确定

填塞长度和高度也是爆破成功的重要环节之一。卡尔沟料场周围环境复杂,飞石必须要得到严格控制,要做好这点必须保证填塞长度和填塞质量。首先填塞长度的选择,长度不够,顶部大块多,影响爆破质量,加大了爆破成本;填塞过长,易产生上冲,飞石难以得到控制,威胁周围安全。通过长时间爆破实践经验,一般填塞长度Ld取3.0～3.5 m,靠近外边坡临近生活区和砂石骨料系统的地方,Ld一般取3.5 m。其次填塞质量的保障,在孔口有钻孔屑的情况,一般采取就近取材,用钻孔形成的屑尘填塞;当在一些孔口周围无屑尘时,一般选择从爆破后的子料中选择细石料来填塞。这样在填塞长度和填塞质量上都防止了飞石的产生。

5 选用合理的起爆方式和起爆网络

在卡尔沟料场的中深孔爆破过程中,采用安全性能高、操作简单、形式多样可以实现多段延时起爆的导爆管雷管起爆法。在采用微差爆破的基础上,起爆方式选择得当,可以减少地震波、冲击波对周围环境的危害,同时对爆破飞石有可以有效地控制,爆破效果也可以得到改善。实践证明,在多排孔爆破中,采用‘V’型网络起爆方式比其它起爆方式效果更理想、更可靠、更安全。由于起爆的顺序是先从爆破部位前排的中部掏出一个三角形,然后由两边往中部创造的自由面形成对称挤压,这样不但可以防止飞石由正面或两侧抛出,还可使产生的地震波对称相抵,同时还可以充分利用爆破能量,减少大块的产生,爆破效果获得明显提升。‘V’型起爆的特点是爆堆十分集中,块度均匀,后冲小,无飞石,爆堆的抛掷距离比较近,而且不留根底,从爆堆上可以明显看出两端向中间呈‘V’型挤压的形状,两端的岩石均向中部集中,形成1个集中的爆堆,爆堆与山坡的坡面有明显的分界(约2～ 3 m),而且边坡光滑稳定。在环境复杂的料场卡尔沟侧需加强保护的情况下,选择采用‘V’型起爆得到的效果并减少爆破危害都有一定的改善。

6 结束语

卡尔沟料场土石方开挖工程,料场地形地质条件复杂,强卸荷岩体分布广,卸荷裂隙较深;周边环境极为复杂;是目前国内水电行业在建工程项目中条件环境最差的料场之一。由于在爆破技术上不断探索、不断改进,使爆破施工技术日趋成熟,为在复杂特殊的作业环境下进行爆破探索出了一整套有益的经验。

摘要：结合工程实践,对地质条件恶劣、料场周围环境复杂、施工安全要求高的土石方爆破设计参数进行分析,并对如何减少超径石产生和爆破飞石作详细论述。

关键词：深孔爆破,参数选取,瀑布沟水电站

参考文献

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[2]顾毅成,史雅语,金骥良.工程爆破安全[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2009.

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料场工程 篇7

广西防城港市白石牙水库工程是防城港市供水水源项目之一,是广西沿海基础设施大会战第一批开工项目。白石牙水库位于防城港市防城区那勤乡西江村以北约2 km防城江支流西江上,控制流域面积为32.12 km2,水库设计正常蓄水位为173.5 m,有效库容为1616万m3,坝顶高程为177.5 m,最大坝高为73.5 m。主体工程混凝土总量约为21.27万m3,需用骨料量约为46.8万t。

2 料源分析

由于白石牙水库位于十万大山山区,河流冲积层以大块漂石为主,且坝区周围无大江大河,缺乏天然砂砾料。西江下游防城河少量砂砾料只能满足临建工程及部分洞室的建设需求,因此,主坝枢纽区的大坝及主要建筑物混凝土所用骨料需采用人工骨料,人工骨料场分布如图1所示。

2.1 料源概况

本工程在初步设计时对小峰人工骨料场、那天排人工骨料场、那勉更人工骨料场和马鬃顶人工骨料场进行详查并对各料场的料源进行分析、比较。料源的选择主要考虑“能不能用、够不够用、好用不好用、怎么用”的问题。

2.1.1 小峰人工骨料场

小峰人工骨料场位于小峰水库进场公路路边,距坝址约为10 km。地层岩性为印支期黑云母花岗岩。由于当地群众的阻挠,料场勘探只能利用物探成果并结合人工开采断面进行勘察,料场有用层储量约为114.1万m3,无用层为表土及强～弱风化带岩石,体积为53.3万m3,剥采比为47%。料场黑云母花岗岩岩石坚硬,单轴饱和抗压强度平均为67 MPa,可满足强度要求。岩石矿物成分和碱活性鉴定结果表明,料场岩石属非活性骨料,无碱活性反应,料层中也未见有害夹层。采用微风化花岗岩做人工粗骨料,质量满足技术要求。料场目前有小峰水库进场公路相通,开采运输较为方便,但运输距离较远。

2.1.2 那天排人工骨料场

那天排人工骨料场位于坝址下游左岸那天排后山岭,距坝址约为0.9 km。地层岩性为紫苏辉石花岗斑岩,单轴饱和抗压强度平均为97 MPa,可满足强度要求。料场有用层平均厚度为1.5～42.8 m,储量为104.5万m3;无用层为表土及强风化带岩石,平均厚度为7.2～36.8 m,体积为131.1万m3,剥采比为125%。料场目前无道路相通,开采时需修筑开采运输道路。

2.1.3 那勉更人工骨料场

那勉更人工骨料场位于那勤乡往小峰副坝4.5 km处甘屋对面山岭,地表残坡积层厚2.0～10.0 m,黑云母花岗岩全、强风化下限(无用层厚度)埋深6～20 m。由计算得出,黑云母花岗岩有用层体积为89.7万m3,无用层体积为37.1万m3,剥采比为41%。料层岩性为黑云母花岗岩,单轴饱和抗压强度平均为63.5 MPa,岩性单一,岩相较稳定,少有无用夹层。

2.1.4 马鬃顶人工骨料场

马鬃顶人工骨料场位于那勤乡往扶隆乡方向2.5 km处大路边村以北约500 m田尾村村后的马鬃顶。料层为紫苏辉石花岗斑岩,岩性单一,少有无用夹层。岩石单轴饱和抗压强度一般为20 MPa,远小于现行规程规定的40 MPa,达不到规范规程中对人工骨料强度要求。

2.2 料源分析与比较

2.2.1 小峰人工骨料场

小峰花岗岩料场岩性单一,构造简单。岩石坚硬,单轴饱和抗压强度大,可满足强度要求。料层中未见有害夹层,黑云母石花岗斑岩属非活性骨料,无碱活性反应。地质勘察计算储量为114.1万m3,设计需要量为28万m3,超过规程要求详查勘察储量不小于2倍设计需要量(即56万m3的规定)。料场储量丰富,开采条件较好,交通便利。因此,该料场在质量和储量上均可满足设计要求。但该料场存在高边坡稳定问题,且剥采比较大、运距较远,运输过程对引水渠有一定的影响。

2.2.2 那天排人工骨料场

那天排花岗斑岩人工骨料质量满足技术要求。但该料场花岗斑岩全风化层很厚,根据钻孔资料,全风化层厚度为17.1～29.1 m,剥采比高达125%,不宜作为人工骨料场。

2.2.3 那勉更人工骨料场

那勉更花岗岩料场岩性单一,构造简单,岩石坚硬,单轴抗压强度大,可满足设计强度要求。料层中未见有害夹层,黑云母花岗岩属非活性骨料,无碱活性反应。地质勘察计算储量为89.7万m3,设计需要量为28万m3,超过规程要求详查勘察储量不小于2倍设计需要量(即56万m3的规定)。该料场储量丰富,开采条件较好,交通便利。因此,该料场在质量和储量上均可满足设计要求,但剥采比较高,且存在高边坡稳定问题。

2.2.4 马鬃顶人工骨料场

马鬃顶人工骨料场岩性单一,构造简单,料场紫苏辉石花岗斑岩岩石单轴饱和抗压强度一般为20 MPa,远小于现行规程规定的40 MPa,达不到规范规程中对人工骨料强度要求。故马鬃顶花岗岩在质量上不能满足设计要求,不能作为大坝混凝土骨料。

2.2.5 综合比较以上骨料场骨料及结论

那勉更人工骨料场储量为89.7万m3,可满足设计需要,开采条件较好;小峰花岗岩料场由于小峰管道受运输道路影响较大,且遭到当地群众的阻挠而无法进行勘探;那天排人工骨料覆盖层很厚,剥采比高达125%,不宜作为人工骨料场;马鬃顶人工骨料场骨料饱和抗压强度<40 MPa,质量不符合要求。经综合比较,故采用那勉更人工骨料场骨料。

3 料场开采规划

本工程混凝土总量约为21.27万m3,需用混凝土骨料约为46.8万t,按石料天然密度2.63 t/m3计算,并计入开采、加工、运输损失补偿系数1.3,料场内道路修建、料场开采面开劈损失补偿系数1.2,总计需要开采石料约为28万m3(自然方)。根据施工进度安排,施工高峰期平均日浇筑混凝土约为0.157万m3,需用混凝土骨料约为0.345万t,按石料天然密度2.63t/m3计算,并计入开采、加工、运输损失补偿系数1.3,日平均开采量约0.171万m3 (自然方)。

根据料场岩层出露情况及开采总量要求,开采高程从200 m起,逐层往下开采,终了开采平面高程140 m,长100 m,平均宽约110m,开挖边坡覆盖层1:1,强风化层1:0.75,弱～微风化层1:0.3,每10m高差预留一个马道,马道宽2 m。开采范围拟分为2个作业区,每个作业区长度为50 m,其中一个区在进行钻孔、装药准备作业,另一个区则进行装运出渣作业,如此轮换交替进行,使料场保持不间断生产。作业要素:爆破梯段高10 m,最小工作平台宽度为17 m,最小作业线长度为50 m。

4 结语

白石牙水库工程料场普查、详查时,由于当地群众阻挠勘察,使勘探无法进行,为了保证工程顺利实施,不得不另外选点勘察。不同的工程在料源选择上有各自不同的特点,需因地制宜进行考虑。料场选择涉及占地赔偿问题,在以后的工程设计中建议业主和当地政府应及早介入,了解备选料场占地的地类、属性和制约因素,以便地质专业开展钻探、勘察工作,有利于工程的顺利推进。

料源的选择在施工组织设计中作为重要的一个环节,其选择合理与否不仅关系到工程实际施工过程中用料供应的及时可靠性,而且直接影响着确定施工总布置方案时应考虑的物料运输问题。

摘要：文章阐述了白石牙水库大坝料场的分析、选择和开采等情况。“能不能用、够不够用、好用不好用、怎么用”是料场选择与开采主要考虑的问题。通过介绍白石牙水库大坝料场选择的案例,为其他水利工程项目实施提供借鉴。

料场工程 篇8

大奔流沟料场位于锦屏电站坝址下游9 km, 雅砻江左岸。料场是锦屏电站主体工程混凝土粗骨料加工的料源开采地, 料场地形为一顺江方向的斜坡, 临江坡度50°~65°, 料场中部长约500 m, 宽约50~60 m, 料场顶高为▽2187 m, 底部高程约1700 m, 开采岩石主要为板状砂岩, 夹杂有少量的薄板岩和大理岩。砂板岩层面走向与开挖坡面方向基本一致, 顺层坡度在65°~72°间, 岩层厚薄不一, 以中厚层为主, 在回采毛料过程中, 薄板岩和大理岩作为弃料处理。

1.1 大奔流沟料场特点

开挖高度大, 边坡采用顺层开挖, 设计开挖边坡每15 m设一马道, 马道设计宽2 m或3 m, 1895 m以上设计坡比为1∶0.35, 1895 m以下设计坡比为1∶0.45。在施工过程中, 确保边坡的安全稳定成为施工中的重要课题。

地质条件复杂, 料场主要为层面结构的石英砂岩, 夹杂有厚层块状大理岩及板岩;切割岩层层面方向, 发育有大量断层与裂隙;沿山体外缘断层与裂隙尤为发育, 断层面与裂隙面有的以石英岩和泥土充填, 有的以空腔形式存在, 这无形中加大了爆破施工难度, 严重影响了爆破质量的控制。

施工面狭窄, 料场的平均厚度约40 m, 最薄不到10 m;施工机械因施工面窄而降低工效;料场最高月供料强度达45万吨, 为满足供料, 加快对料场的开挖降段与边坡支护, 需大量的投入机械设备。合理的布置施工现场, 严格控制爆爆破飞石, 减少重型设备的避炮迁移, 使施工有条不紊进行。

1.2 料场爆破施工要求

大奔流沟料场开挖根据设计边坡, 按每15 m作为一个爆破开采层, 爆破方式主要采用毫秒微差深孔梯段爆破, 其主爆孔采用115 mm孔径, 缓冲孔采用90 mm孔径, 预裂孔采用90 mm孔径, 爆破装药系数0.35~0.38 kg/m3, 预裂孔线装药密度0.2 5 k g/m。

2 爆破控制

2.1 爆破飞石控制

由于料场爆破频繁, 平均1~2天一次爆破, 料场高强度的施工, 使现场投入了大量重型的施工机械和各种施工设备, 且坡面铺设有支护用的钢管脚手架, 各种设备频繁的撤离会花费大量的人力物力和时间 (一般爆破安全距离为300 m) , 无法保证施工的顺利进行, 严重影响施工工期, 因此, 在爆破施工过程中, 严格控制好爆破飞石, 尽量减少施工机械设备因避炮而到处迁移, 并确保各种施工设备的安全, 对料场的施工显得尤为重要。

严格控制爆破孔的抵抗线, 爆破孔抵抗线过大, 孔内炸药爆破冲击力无法推动岩层, 爆破气体会向较弱孔口部位冲击, 而的形成冲天炮, 产生孔口飞石;抵抗线过小, 主爆孔前沿岩层过薄, 会因爆破力过大而产生飞石;对抵抗线较小的爆破孔, 可采用间段装药, 减小爆破装药量。对不同级别岩石可采用试验获得, 大奔流沟料场一般主爆孔最大抵抗线小于4.5 m, 最小抵抗线大于3.0 m。

有效堵孔, 不仅可提高爆破效果, 还可控制孔口飞石;堵孔材料最好使用黄土, 也可使用炮灰进行堵孔, 尽量堵孔密实, 通过爆破试验, 预裂孔孔口堵长为1.5 m, 缓冲孔孔口堵长3.0 m, 爆破孔口孔堵长3.5~4.0 m较为适宜。严禁堵孔中夹杂石块, 并清理孔口周边石块, 防止爆破冲击波形成爆破飞石。

一般爆破孔孔口飞石方向无法控制, 采用砂袋或稻草皮对孔口进行覆盖, 可有效阻止孔口飞石。

2.2 爆破振动控制

料场开挖边坡高且陡, 裂隙发育, 边坡面有较多切割于边坡面的断层, 山体层面结构使其整体稳定性差, 边坡岩石也会因爆破振动过大而产生局部滑塌和溃体, 或对边坡产生扰动破坏, 直接影响到料场的边坡稳定及施工人员的安全, 因此爆破振动的控制对整个料场施工尤为重要, 设计要求, 爆破对于边坡的振速小于10 cm/s, 施工过程中, 必须严格对每次爆破进行控制。

影响爆破振动的因素很多, 爆破距离, 爆破规模大小, 单响药量, 爆破效果, 及岩石岩性等;在相同条件下, 爆破区离监测质点越远振动越小, 反之越近越大;总爆破药量及单响药量越大, 爆破振动也会越大;一般爆破效果越好, 爆破振动越小, 爆破效果差, 反而增加爆破振动。我们结合爆破振动监测, 通过多次的爆破实验, 根据不同的施工情况, 总结出可以良好控制爆破振动的施工方案与措施, 其具体如下。

(1) 料场边坡全部采用预裂爆破, 可有效减小爆破孔对边坡所产生的爆破振动;所谓预裂爆破, 就是首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包, 形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝, 再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破, 保证保留岩体免遭破坏;由于料场采用15 m梯段的深孔爆破, 爆破孔单孔装药可达80~120 kg, 通过爆破试验, 对临近边坡质点所测的振速最大可达20 cm/s左右, 远远超过设计值, 提前进行的爆破预裂, 使边坡与爆破区形成一隔离面, 有效缓冲了爆破孔对边坡所产生的振动波。而预裂爆破孔线装药密度为0.3 kg/m左右, 单孔药量仅在6.0 kg左右, 其单孔产生的爆破振动远远小于设计值, 通过爆破试验, 单响药量小于50kg时, 其振速小于10 cm/s, 因此预裂爆破过程中, 预裂爆破孔可控制在6~8孔一响, 不影响爆破振动对边坡的扰动。不同料场的岩石介质, 其影响力可通过爆破试验获取。

(2) 创造良好的自由空面, 对爆破区临空面部分的爆破石渣必须清理完成, 严格对欠挖部分进行处理, 保证有效的爆破梯段高度。此工作非常重要, 若未严格进行处理, 前排爆破孔因抵抗线较大, 岩层无法推动, 并依次影响后排爆破孔爆破效果。炸药的爆炸原理是, 短时间内迅速燃烧产生大量气体, 气体膨胀发生爆炸, 当炸药爆破所产生压力无法堆动岩层时, 其能量会以振动波的形式进行传递, 从而大大增加了爆破振动。

(3) 爆破参数控制, 在料场的爆破施工中, 一般临近边坡的爆破振动对边坡的扰动最大, 因此侧重对临近边坡的爆破进行研究与控制;在考虑爆破质量, 成本, 进度等因素情况下, 如何较好的形成预裂面, 控制爆破规模, 减小单响药量是爆破试验研究的重点。

临近边坡的爆破设计中, 有预裂孔, 爆破孔, 缓冲孔;其爆破参数都影响着爆破质量及爆破振动, 主要参数如 (表1) 。

预裂孔的主要作用是在无自由面情况下, 沿设计轮廓线的位置提前形成一条贯穿的裂缝, 使设计轮廓面免受主体开挖部位爆破时的破坏;如果贯穿裂缝不能形成, 主爆区对开挖轮廓面产生的爆破振动会因没有缓冲面而成倍增加, 设计轮廓面也会因振动过大而受到破坏。评价预裂爆破的质量好坏主要有平整度和半孔率两个指标, 如何保证预裂爆破的质量呢?首先是布孔精度与布孔密度, 布孔精度是确保空位布置在设计轮廓面的位置, 当误差愈大, 平整度就越差, 或偏离设计面;布孔密度是指布孔间距, 布孔间距过大, 预裂孔间岩层无法拉开形成裂缝或拉开面弯曲, 不能很好的形成预裂面, 一般布孔间距越小预裂爆破质量愈好。但布孔密度过大会增加施工成本, 通过试验, 取0.8 m间距可满足质量要求。其次是预裂孔装药量, 满足爆破力能刚好拉开沿炮孔的设计开挖面为适宜, 药量过大, 半孔率降低, 孔壁会产生裂痕;过小, 也会因爆破力过小而无法形成预裂面, 都会影响爆破质量。最后是预裂孔起爆, 预裂孔同时起爆能更好的形成预裂面, 在施工过程中, 预裂爆破是无自由面情况下爆破形成的一贯穿裂缝, 同时预裂孔因密度大而孔数较多, 当同时起爆时, 预裂爆破产生的振动会很大, 为控制爆破振速小于10 cm/s, 一般取6~8孔起爆。

缓冲孔是采用间隔式分段装药结构, 且无超深, 孔距比正常生产炮孔孔距小, 并以2~3个孔为一组滞后于相邻前排孔50~100 ms起爆, 一般与预裂和光面爆破协同使用。通过试验表面, 该工艺能减少后冲破坏, 降低爆破近区的震动, 在施工中, 我们按2.0 m间距布孔, 采用2孔起爆, 单响药量不超过70 kg。

爆破孔的间排距及单孔装药量对爆破振动有一定影响, 在保证爆破效果情况下, 爆破孔适当的采用大间距小排距, 通过减小爆破孔抵抗线, 减小爆破振动, 其参数可通过爆破试验获得。对于大奔流沟料场的层面结构的砂质板岩, 爆破孔比较适合采用大间距小排距 (间排距为5.5×3.5 m) 。爆破孔一般采用连续偶合装药, 单孔装药量较大, 临近边坡都采用单孔单响。

爆破网络连接, 通过爆破分段, 爆破延时, 使爆破区产生不同爆破爆破效果, 达到降低爆破振动的目的。大奔流沟料场采用非电毫秒微差分段爆破。

大奔流沟料场根据不同区域爆破, 分为一般爆破与边坡爆破。

一般爆破指仅有爆破孔, 远离设计开挖边坡的爆破, 爆破孔都在孔内延时爆破, 爆破孔孔内药包起爆雷管为MS13段 (650 ms) 导爆管, 孔间连接雷管为MS3段导爆管, 相邻爆破孔间爆破时差为50 ms;排间连接雷管为MS5段导爆管, 相邻排间爆破孔爆破时差为110 ms;单响药量小于300 kg。

边坡爆破指紧邻计轮廓线, 含设计边坡预裂孔, 缓冲孔及爆破孔的爆破;其爆破震动控制要求较高, 其爆破网络连接为, 预裂孔先响, 超前临近缓冲孔200 ms以上, 一般7孔作为一段, 与相邻段位时差为50 ms;爆破孔孔内药包起爆雷管为MS13段 (650 ms) 导爆管, 孔间连接雷管为MS3段导爆管, 相邻爆破孔间爆破时差为50 ms;排间连接雷管为MS5段导爆管, 相邻排间爆破孔爆破时差为110 ms;爆破孔单孔作为一段, 单孔药量小于120 kg, 缓冲孔两孔作为一段, 单响药量小于70 kg。为保证爆破网络的可靠性, 爆破网络全采用双雷管连接, 爆破前认真检查网络。

通过试验表明, 爆破总装药量大, 爆破区爆破孔排数过大, 爆破网络复杂, 会加大爆破控制难度, 都不同程度导致爆破振速过大, 在施工中, 我们尽量采用小规模爆破, 控制每次爆破的总装药量不超过5.0 t。

3 合理选择爆破施工措施

大奔流沟料场山体陡峭, 开挖高差, 岩层地质条件复杂, 其主要为层面结构的砂质板岩, 夹杂有少量的薄板岩和大理岩, 山体内裂隙、断层、溶洞较发育, 料场的顺层开挖是岩层强度分布极不均匀, 砂质板岩抗压强度达到90~130 MPa, 大理岩抗压强度仅为50 MPa, 裂隙发育区强分化岩, 裂隙充填物夹泥层等强度更低。

3.1 确定合理的施工方法

在料场爆破开挖施工中, 爆破效果的好坏直接影响和制约着料场的施工进度及施工成本。在一般爆破中, 爆破效果的好坏, 主要从爆破粒径, 残孔率及爆破基面平整度三个方面考虑。具体对施工会带来那些负面影响未阐述。通过多次施工经验及爆破试验, 总结出一套应对此类岩石的爆破施工方案。

(1) 布孔方向及坡度与岩层面基本保证一致 (0.35~0.4) 。

(2) 爆破方向应尽量与岩层面走向一致。

(3) 对厚层岩层适合采用大间距小排距 (5.5 m×3.5 m) 。

通过对方案的实施, 极大改善了爆破粒径, 爆破面平整度等问题, 还降低了爆破单耗 (0.35~0.38 kg/m3) 。不仅加快了施工进度, 且大大节约了施工成本。

3.2 特殊的部位采取相应的施工措施

特殊部位主要指, 不同性质的岩石部位, 裂隙发育有夹泥层部位及有小型溶洞或空洞部位。

不同岩石包括大理岩, 厚层砂质板岩及薄层砂板岩和风化岩, 采取如何措施············未阐述。

对料场外缘, 岩层卸荷裂隙节理较发育, 常常因裂隙过大, 孔内炸药脱节未传爆或炸药沿较大缝隙流失, 爆破时, 因漏气、单孔装药过小、炸药流失而影响爆破效果并增加施工成本。对此情况, 采取如下施工措施。

(1) 需提前预知, 适当调整爆破参数, 减小布孔间排距, 通过增加单耗药量来弥补因漏气而产生的爆破能量损失。

(2) 采用孔内下PVC塑料套管 (115 mm孔径可) 下100 mm直径套管) , 炸药通过PVC塑料套管进入孔内, 以防止炸药因裂缝卡孔, 脱节, 流失, 确保炸药在孔内完全起爆。

(3) 起爆时, 可采用多孔起爆方式, 减小爆破因裂隙产生的能量损耗。一般裂隙发育带, 在料场外缘, 离料场边坡较远, 可适当加大单响药量, 裂隙本身也可起到缓冲爆破振动的作用。其效果可通过爆破试验获得。

4 结语

对于地形地质条件复杂, 开挖边坡高陡 (超过500 m) , 供料高强度 (月供强度达到45万吨) 的大奔流沟料场, 料场的安全稳定和施工进度一直成为施工重点, 经过一系列爆破试验及爆破方案的调整, 控制了爆破飞石, 解决了因爆破飞石对施工现场带来的不便;减小了爆破振动 (设计要求小于振速10 cm/s) 对边坡产生的扰动和破坏;改善了爆破效果和爆破粒径, 大大提高了工作效率, 节约了施工成本。有效的控制好爆破施工, 对料场起着举足轻重的作用。

摘要：大奔流沟料场属于高边坡料场, 如何安全、有效地对高边坡料场进行开挖, 本文阐述了通过调整爆破参数, 优化爆破设计方案, 从而达到减小爆破振动对边坡的破坏和扰动, 控制爆破粒径来提高石方开采效率, 减少爆破飞石, 降低施工干扰, 合理选择爆破方案等一系列措施, 对高边坡料场的顺利开挖起着至关重要的作用。为类似工程提供一定的借鉴作用。