锦屏水电站三滩站砂石加工系统优化

秦 明　齐拥军

（葛洲坝集团第五工程有限公司，湖北　宜昌　443002）

摘 要：锦屏水电站三滩右岸人工骨料生产系统料源岩性为加工性能差的大理岩，若采用常规工艺存在原状砂石粉含量严重超标、细度模数偏小等问题，难以生产出满足质量要求的细骨料。本文重点介绍了该系统全干法生产的工艺流程及设备配置、料场开采运输通道、选粉机风选剔除多余石粉的新工艺，可供类似工程借鉴。

关键词：锦屏水电站　三滩　人工骨料系统　全干法生产　风选

1 系统简介

锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州盐源县和木里县境内，是雅砻江干流下游河段的控制性水库梯级电站，其下游梯级为锦屏二级、官地、二滩和桐子林水电站。锦屏一级水电站规模巨大，枢纽建筑物主要由混凝土双曲拱坝 （坝身设4个表孔和5个深孔）、水垫塘和二道坝、右岸1条有压接无压泄洪洞、右岸岸塔式进水口、引水系统、中部地下厂房及开关站等组成。大坝坝顶高程1885.0m，建基高程1580.0m，最大坝高305m，电站装机容量3600MW。水库正常蓄水位1880m，死水位1800m，正常蓄水位以下库容77.6亿m3，调节库容49.1亿m3，属年调节水库，对下游梯级电站的补偿效益显著。枢纽建筑物混凝土总量约680万m3，共需生产成品骨料约1650万t，其中粗骨料约1155万t，细骨料约495万t。本工程设置了印把子沟砂石系统和三滩右岸砂石系统。

三滩砂石系统按合同主要承担锦屏一级水电站大坝工程 （含垫座和右岸基础处理）的细骨料以及引水发电系统、泄洪洞非抗冲耐磨部分混凝土粗、细骨料的供应任务，共需生产成品骨料约567万t，其中粗骨料约167万t，细骨料约400万t，后应业主要求增加承担锦屏二级电站新增120万m3混凝土的粗、细骨料供应。本系统根据提供的骨料需求高峰月强度人工砂16.22万t/月，中石5.04万t/月，小石5.65万t/月，经后期改造后，系统成品骨料生产能力达到800t/h，其中人工砂生产能力约460t/h，毛料处理能力约1200t/h。如表1所示。

表1 锦屏一、二级水电站骨料需求情况表

三滩右岸人工骨料生产系统料源为坝址上游约3km的三滩右岸大理岩料场。该料场地层为三叠系中上统杂谷脑组第二段第7、8层（T2－3Z2 （7、8） ） 大理岩，岩层厚度80～140m，岩层产状N0～20°E，NW∠25°～35°。岩性以灰色中细晶大理岩、浅灰～灰白色细晶大理岩为主，夹白色中晶大理岩条带。灰色中细晶大理岩和浅灰～灰白色细晶大理岩岩块新鲜较坚硬；白色中晶大理岩条带含量20%～30%，岩块强度偏低，锤击易成粉末。

根据三滩料场原岩试验成果表明：灰色中细晶大理岩饱和密度2.69～2.70g/cm3，饱和吸水率0.14%～0.21%，饱和抗压强度51.5～86.1MPa，平均值65.4MPa，软化系数0.76～0.94；浅灰～灰白色细晶大理岩干密度2.70g/cm3，饱和吸水率0.18%～0.20%，饱和抗压强度75.3～76.2MPa，软化系数0.80；白色中晶大理岩呈条带或透镜体夹层，单层厚度薄，取样困难，仅一组试验值，饱和密度2.69g/cm3，饱和吸水率0.14%，饱和抗压强度56.6MPa，软化系数0.89。占总量20%～30%的白色中晶大理岩，以及灰色中细晶大理岩中颗粒较粗的中晶大理岩饱和抗压强度偏低，其值小于60MPa。

由于大理岩加工性能差，经检测原状砂石粉含量平均达42.2%，最高达62.4%，原状砂细度模数很小，平均约1.53，最小为1.29，在常规生产工艺上难以生产出满足大坝混凝土质量要求的细骨料，为此本项目采用人工骨料全干法生产选粉机风选剔除多余石粉的工艺。

2 工艺流程及设备配置

骨料生产系统总体工艺分四段破碎，即粗碎解决原岩的初碎；中碎以调整粗骨料级配为主兼大、中石的整形；粗碎与超细碎开路生产；中碎与细碎闭路生产，细碎主要承担制砂，砂中多余石粉采用选粉机风选法剔除。系统所有筛分均采取干法生产工艺，以确保进入细碎的碎石的含水量及进入选粉机的原状砂满足设备运行工况要求。

（1） 粗碎

粗碎选用颚式破碎机。料场毛料通过竖井至粗碎车间，经破碎后的半成品料通过带式输送机送至半成品料堆。

（2） 第一筛分

半成品碎石用带式输送机运自第一筛分车间进行筛分分级，将其中＞40mm粒径的碎石直接运至中碎车间，进行整形以改善粒形；≤40mm粒径的碎石送入第二筛分车间进行筛分。

（3） 中碎车间

本系统中碎车间有以下任务：①需将一筛分来的大于40mm粒径的碎石破碎至40mm以下；②对部分80～40mm、40～20mm和20～5mm的碎石进行整形，以获得较好粒形的碎石。中碎选用进口反击破碎机。中碎后的碎石进入第二筛分车间形成闭路生产。

（4） 第二筛分车间

从一筛分≤40mm和中碎破碎后的碎石在本筛分车间进行分级。80～40mm的碎石可送入成品料堆堆存，多余部分可返回中碎车间破碎；40～20mm的碎石可送入成品料堆堆存，多余部分可送入细碎车间破碎；20～5mm的碎石可送入成品料堆堆存，多余部分可送入细碎车间破碎；小于5mm的砂送入1#选粉机选粉；多余的石粉送入无名沟弃料堆场。

（5） 第三筛分车间

从制砂车间送来的碎石和砂混合物在本车间进行筛分。其中＞5mm粒径的碎石返回至细碎车间；5～3mm粒径的砂，根据生产性试验结果和工程经验，立轴破碎机制部分5～3m粗砂进入超细碎，以调整砂的细度模数；部分5～3mm粗砂和＜3mm的砂2#、3#选粉机剔粉后进入成品砂堆场堆存。

（6） 细碎车间

本车间主要任务是将第二筛分车间和第三筛分车间筛分后40～5mm粒径的碎石破碎至5mm以下。细碎后的碎石送入第三筛分车间形成闭路循环生产。

（7） 超细碎车间

本车间主要任务是将三筛分后多余的5～3mm粒径的粗砂进行整形，以调整砂的细度模数。

（8） 干砂脱粉车间

主要控制成品砂的石粉含量，将系统生产的砂用选粉机剔除原状砂中多余的石粉后进入成品堆场，选粉机选出的多余石用胶带机运至无名沟弃料堆场，并用自卸汽车运至指定渣场。如表2和图1所示。

表2 人工骨料生产系统主要设备配置表

续表(www.xing528.com)

3 系统布置及主要建安工程量

三滩砂石加工系统由半成品加工区、成品加工区和成品堆料区三个部分组成。

（1） 半成品加工区

根据系统布置，三滩右岸人工骨料生产系统半成品加工区共布置了以下几个区域：

①位于三滩料场中间段的竖井，井深110m；

②位于三滩料场下方的EL1980m粗碎洞室车间；

③位于弃料堆场上方的EL1960m半成品堆料平台。

粗破车间破碎的半成品通过两条胶带机运输至半成品堆料平台，而后由半成品通过两条胶带机运输至成品加工区。

（2） 成品加工区

成品加工区由第一筛分车间、中碎车间、第二筛分车间、第三筛分车间、细碎车间、超细碎车间、石粉回收车间、废水处理系统、供排水系统、供配电系统及相应的辅助设施等组成。各车间之间用带式输送机连接。成品加工车间主要布设于系统EL1936m平台，仓库、高位水池布设于系统EL1962m平台。

（3） 成品堆料区

成品堆料区位于系统EL1936m平台，分大石区 （80～40mm）、中石区 （40～20mm）、小石区 （20～10mm）、豆石区 （5～10mm）、成品砂区 （0～5mm），各个堆料区间采用挡墙进行分仓，下方设有胶带机廊道，通过廊道内的胶带机传送至装车仓销售。如图2和表3、表4所示。

表3 系统主要经济指标表

表4 系统建安主要工程量表

4 料场开挖

三滩料场开口高程为2250m，终采平台高程为1950m，高差300m，料场开采最大长度为435m，开采最大宽度为430m，1995m高程以上有用料储量为503.71万m3。料场开挖按照“从上到下、先揭顶剥离再开采毛料”的原则进行，开挖采用深孔梯段挤压爆破进行开采和降段，采用预裂爆破法形成边坡和平台，梯段高度为15m，开挖边坡坡比一般为1∶0.35，后期采用1∶0.5坡比。

料场开挖钻孔主要通过100B潜孔钻机、351高风压钻机及D7高风压钻机三种钻机进行，为确保对毛料粒径的控制，预裂孔孔距为1.0m；缓冲孔孔距为2m；爆破孔间、排距均为4.5m×3.0m。

炸药采用二号岩石乳化炸药，预裂孔采取不耦合间断装药方式，缓冲孔采取不耦合装药方式，爆破孔采取耦合装药方式。如表5和表6所示。

表5 料场开采主要施工设备

续表

表6 料场各采层施工表

5 系统主要特点及经验教训

①料场采用竖井运输的方式，降低了汽车运输成本；加工系统采用台阶式布置方案，减少了场平开挖量和缩短各车间联系胶带机的长度。

②成功将广泛用于水泥生产的选粉机应用在砂石系统生产上，并根据实际工况做出调整，使其生产的成品砂满足大坝骨料质量要求。该工艺具有成品砂石粉含量易控制，有用料损失少，成品率高等特点。解决了大理岩生产人工砂石粉含量严重超标、细度模数偏小等世界级难题。

③由于风选工艺正常运行时进料要求含水率较低，系统需采用干法生产，人工骨料加工系统设计需重视进行防尘、降尘设计，还需加强防雨措施。

④系统生产过程中不需要大量的水对砂子和石粉进行清洗，在某种程度上节约了水资源和矿产资源。

◎作者简介：

秦 明，男，高级工程师，葛洲坝五公司锦屏三滩砂石项目部总经理。

齐拥军，男，高级工程师，葛洲坝五公司锦屏三滩砂石项目部总工程师。