周若愚

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710024）

老撾南屯（Nam Theun）河規(guī)劃4個梯級電站，南屯1水電項目是南屯-南卡丁流域水電梯級的最后一個發(fā)電站。南屯1水電站位于老撾波利坎賽?。˙olikhamxay）的坎丁河上，距坎丁河與湄公河交匯處33km，距萬象220km。電站壩址位于峽谷最后與湄公河交匯處前的下游端。南屯1水電站為一等大（1）型工程，攔河壩為碾壓混凝土大壩，最大壩高177m。最大庫容為20.2億m3，設(shè)計流量514m3/s。電站裝機2×260MW＋1×130MW，合計650MW，其中520MW送入泰國電網(wǎng)（EGAT），130MW送入老撾電網(wǎng)（EDL）。

電站大壩碾壓混凝土總量為409萬m3，主要分布在大壩壩體及上游混凝土圍堰堰體。其中上游圍堰碾壓混凝土14萬m3，大壩壩體碾壓混凝土395萬m3。電站現(xiàn)已在左岸500m高程平臺上建成運行1座砂石加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)料源為砂巖，砂巖作為料源存在破碎后粗骨料針片狀含量高、對設(shè)備磨損大、砂產(chǎn)量低、石粉含量較高等缺點。該系統(tǒng)設(shè)計毛料處理能力1500t/h，成品骨料生產(chǎn)能力1200t/h，無法滿足高峰期大壩碾壓混凝土澆筑強度。

1 系統(tǒng)擴容原因及目的

南屯1水電站現(xiàn)已建成運行的砂石系統(tǒng)設(shè)計毛料處理能力1500t/h，成品骨料生產(chǎn)能力1200t/h，生產(chǎn)大石（25～50mm）、中石（12～25mm）、小石（5～12mm）、砂（0～5mm）4種產(chǎn)品。系統(tǒng)主要由粗碎車間、篩土車間、半成品料堆、中細(xì)碎車間、立破車間、第一篩分車間、第二篩分車間、成品骨料堆組成，已建成運行的砂石加工系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 既有砂石加工系統(tǒng)工藝流程圖

根據(jù)工程施工規(guī)劃，砂石系統(tǒng)需滿足剩余碾壓混凝土總量約380萬m3、高峰月澆筑強度27萬m3所需骨料的生產(chǎn)供應(yīng)任務(wù)。按照每月25天、每天14h的生產(chǎn)班制，每方混凝土所需骨料量2.0t考慮，砂石系統(tǒng)需配套的成品骨料產(chǎn)能約為27×10000×2.0÷14÷25÷0.8=1928t/h（加工損耗約為0.8），成品生產(chǎn)能力不低于270000×2.0/25/14=1543t/h。根據(jù)前期系統(tǒng)運行獲取的實測數(shù)據(jù)判斷，現(xiàn)有系統(tǒng)成品骨料產(chǎn)能可按937t/h考慮，系統(tǒng)產(chǎn)能缺口約為600t/h，需要新增1套系統(tǒng)予以補充。各級配組成見表1。

擴容系統(tǒng)需滿足生產(chǎn)大石（25～50mm）415t/h、中石（12～25mm）348t/h、小石（5～12mm）277t/h、砂（0～5mm）497t/h 4種產(chǎn)品。產(chǎn)生級配與工程所需生產(chǎn)比例相差較小，最大差值不超過4%，此值可在運行期調(diào)整。根據(jù)現(xiàn)階段工況及擴容系統(tǒng)后理論計算，在提高產(chǎn)能的工況下仍然存在產(chǎn)品余量問題，工程棄料量中要考慮增加4%。

表1 各級配組成

已建系統(tǒng)2018年7月-2019年4月的運行實測數(shù)據(jù)顯示：在2018年7月-2018年12月時段內(nèi)，系統(tǒng)3臺立軸沖擊式破碎機基本僅運行1臺，產(chǎn)品中大石占比30%左右、中石占比20%左右、小石占比近15%、砂占比40%左右；在2018年12月-2019年4月時段內(nèi)，系統(tǒng)3臺立軸沖擊式破碎機均未運行，產(chǎn)品中大石占比35%左右、中石占比15%左右、小石占比近15%、砂占比35%左右。最新的產(chǎn)品質(zhì)量檢測顯示，砂細(xì)度模數(shù)約2.4。

根據(jù)上述資料判斷，由于本工程砂巖巖性的特殊性，系統(tǒng)產(chǎn)砂率很高，僅流程砂率（不考慮立軸破制砂）就高達(dá)35%，已超出需求，產(chǎn)生成品棄料。而在砂質(zhì)量方面，砂細(xì)度模數(shù)較適中，滿足要求。同時大石占比30%～35%，比例偏高。當(dāng)降低大石比例時，砂率又會相應(yīng)提高，產(chǎn)生更多成品砂棄料（大石占比由35%降至30%左右后，砂率由約35%上升至約40%）。

根據(jù)對原系統(tǒng)設(shè)備配置、運行情況的分析判斷，擴容系統(tǒng)的規(guī)模、任務(wù)、設(shè)計原則為：

毛料處理能力750t/h，成品骨料生產(chǎn)能力600t/h。生產(chǎn)大石（25～50mm）、中石（12～25mm）、小石（5～12mm）、砂（0～5mm）4種產(chǎn)品。雖然流程砂產(chǎn)能能夠滿足成品砂需求，但為提高擴容系統(tǒng)的可靠性、靈活性，并考慮到原系統(tǒng)立軸沖擊式破碎機利用率低、設(shè)備閑置的現(xiàn)狀，擴容系統(tǒng)用于制砂及整形功能的超細(xì)碎車間考慮設(shè)1臺立軸沖擊式破碎機，該設(shè)備由原系統(tǒng)搬遷。

擴容砂石系統(tǒng)由粗碎車間、篩土車間、半成品料堆、半成品汽車受料倉、中細(xì)碎車間、第一篩分車間、超細(xì)碎車間、第二篩分車間及膠帶機輸送系統(tǒng)組成，成品料儲存利用原有成品料堆。粗碎車間、篩土車間、半成品料堆布置在料場附近，由于與料場開采、毛料運輸關(guān)系緊密，為便于管理，這些生產(chǎn)設(shè)施的設(shè)計、建安、運行由料場采運方承擔(dān)。半成品汽車受料倉布置于原系統(tǒng)500m高程平臺，中細(xì)碎車間、第一篩分車間、超細(xì)碎車間、第二篩分車間等布置在原系統(tǒng)東北側(cè)506m高程平臺上。來自半成品料堆的物料通過自卸汽車運輸至半成品汽車受料倉，再通過膠帶機送至后續(xù)中細(xì)碎等車間，并最終生產(chǎn)成品骨料。

2 擴容系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)工藝流程

擴容砂石加工系統(tǒng)主要處理半成品料，工藝采用“兩段破碎、篩土、兩級篩分、超細(xì)碎制砂整形”。其中，兩段破碎包括中碎、細(xì)碎；兩級篩分包括第一篩分、第二篩分，各級篩分均采用干法生產(chǎn)。

中碎為開路生產(chǎn)，主要處理半成品料；細(xì)碎與第一篩分構(gòu)成閉路，主要處理50mm以上物料及大石（25～50mm）；超細(xì)碎與第二篩分構(gòu)成閉路，生產(chǎn)成品中石（12～25mm）、小石（5～12mm）及成品砂（< 5mm），對中石、小石進(jìn)行整形及調(diào)整級配，并對成品砂細(xì)度模數(shù)、石粉含量進(jìn)行控制。

擴容砂石加工系統(tǒng)詳細(xì)的工藝流程如下：

粗碎后生產(chǎn)的半成品料通過自卸汽車運送至砂石加工系統(tǒng)回車平臺，卸入汽車受料倉后經(jīng)振動給料機送入膠帶機，再經(jīng)5a#、5#、6#膠帶機進(jìn)入中碎車間，中碎后物料通過7#膠帶機進(jìn)入第一篩分車間。同時在5#膠帶機下游設(shè)6a#膠帶機，可視實際情況按需向原系統(tǒng)半成品料堆進(jìn)行分流，實現(xiàn)對原系統(tǒng)的有效補充。

第一篩分車間為3層圓振動篩，篩孔控制尺寸為5mm、25mm、50mm，將來料分級為50mm以上、25～50mm、5～25mm、0～5mm 4種料。其中，50mm以上與部分25～50mm混合后進(jìn)入細(xì)碎車間；5～25mm物料進(jìn)入超細(xì)碎車間；部分25～50mm進(jìn)入成品大石料堆；0～5mm進(jìn)入成品砂料堆。

細(xì)碎車間設(shè)圓錐破碎機，對一篩后25mm以上混合料進(jìn)行處理。破碎后物料再返回第一篩分車間分級，兩車間組成閉路循環(huán)生產(chǎn)。

超細(xì)碎車間設(shè)立軸式?jīng)_擊破碎機，對一篩后5～25mm物料進(jìn)行處理，破碎后物料再返回第二篩分。

第二篩分車間為3層圓振動篩，篩孔控制尺寸為3mm、5mm、12mm，將超細(xì)碎車間來料分級為中石（12～25mm）、小石（5～12mm）、粗砂（3～5mm）、細(xì)砂（0～3mm）4種料。部分中石及部分小石分別經(jīng)膠帶機進(jìn)入成品料堆；富余中石及小石進(jìn)入超細(xì)碎車間進(jìn)行破碎制砂，破碎后物料返回二篩車間，形成閉路生產(chǎn)；粗砂分成兩路，一路與細(xì)砂混合進(jìn)入成品砂堆，另一路進(jìn)入超細(xì)碎車間。通過改變兩路料流比例可靈活調(diào)整砂細(xì)度模數(shù)、粒形，并在一定程度上調(diào)整控制砂石粉含量。

圖2 擴容砂石加工系統(tǒng)工藝流程圖

系統(tǒng)為干法生產(chǎn)，對破碎、篩分、膠帶機轉(zhuǎn)運點等揚塵點采取噴霧措施，進(jìn)行降塵控制。

整個工藝流程簡潔順暢、合理，可滿足不同級配情況下各類骨料的均衡生產(chǎn)。

具體工藝流程詳見圖2。

2.2 設(shè)備選型及配置

2.2.1 設(shè)備選型原則

（1）為提高砂石系統(tǒng)長期運行的可靠性，砂石加工系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備采用技術(shù)領(lǐng)先、質(zhì)量可靠、單機生產(chǎn)能力大、使用經(jīng)驗成熟的國際知名設(shè)備。

（2）設(shè)備生產(chǎn)能力、產(chǎn)品粒度滿足工藝和質(zhì)量要求，并能適應(yīng)混凝土級配的變化。

（3）盡量選用相同規(guī)格型號的設(shè)備，以簡化機型，方便維修。

（4）盡量選用便于操作、工作可靠、節(jié)省投資、降低能耗以及能降低運行管理費用的設(shè)備。

2.2.2 破碎設(shè)備選型

（1）中碎。

中碎車間設(shè)計處理能力為750t/h，車間內(nèi)配置國內(nèi)某知名品牌CC400圓錐破碎機2臺。

給料粒徑小于330mm，其設(shè)計排料口開度為51mm。CC400單臺生產(chǎn)能力為720t/h，設(shè)備負(fù)荷率為52%。

（2）細(xì)碎。

細(xì)碎車間設(shè)計處理能力為520t/h，車間內(nèi)配置CC400圓錐破碎機2臺。

給料粒徑小于130mm，其設(shè)計排料口開度為19mm。CC400單臺生產(chǎn)能力為460t/h，設(shè)備負(fù)荷率為56%。

（3）超細(xì)碎車間。

超細(xì)碎車間設(shè)計處理能力為300t/h，車間內(nèi)設(shè)置T-MAV 21立軸沖擊式破碎機1臺。

給料粒徑小于25mm，T-MAV 21單機破碎能力為350t/h，設(shè)備負(fù)荷率為85%。

2.2.3 篩分設(shè)備選型

（1）第一篩分車間。

第一篩分車間設(shè)計處理能力為1280t/h，車間內(nèi)配置3YKR3675圓振篩2臺。振動篩采用3層篩網(wǎng)，上層篩孔控制尺寸為50mm，中層篩孔控制尺寸為25mm，下層篩孔控制尺寸為5mm，設(shè)備負(fù)荷率為76%。

（2）第二篩分車間。

第二篩分車間設(shè)計處理能力為600t/h，車間內(nèi)配置3YKR3060圓振篩2臺。振動篩采用3層篩網(wǎng)，上層篩孔控制尺寸為12mm，中層篩孔控制尺寸為5mm，下層篩孔控制尺寸為3mm，設(shè)備負(fù)荷率為85%。

2.3 擴容系統(tǒng)布置

2.3.1 系統(tǒng)組成

砂石加工系統(tǒng)主要由汽車受料倉、中碎車間、細(xì)碎車間、超細(xì)碎車間、第一篩分車間、第二篩分車間等設(shè)施組成。

2.3.2 布置原則

（1）結(jié)合地形、地勢，盡量利用高差，減少土建工程量及膠帶機運輸量。

（2）加工系統(tǒng)布置按工藝流程的先后順序、現(xiàn)有的地形條件、地勢條件布置，盡量利用地形特點，少挖少填，布置力求合理與經(jīng)濟。

2.3.3 車間布置

擴容砂石系統(tǒng)由汽車受料倉、中碎車間、細(xì)碎車間、第一篩分車間、超細(xì)碎車間、第二篩分車間及膠帶機輸送系統(tǒng)組成，成品料儲存利用原有成品料堆。汽車受料倉布置于500m高程平臺，其余車間布置在原系統(tǒng)東北側(cè)506m高程平臺上。

（1）汽車受料倉。

汽車受料倉布置于504.5m高程平臺，卸料平臺布置于512m高程平臺。汽車受料倉內(nèi)配置G125-4變頻振動給料機3臺，粗碎后的半成品料通過汽車運送至砂石加工系統(tǒng)卸料平臺，并送入汽車受料倉處理。

（2）中碎車間。

車間布置在506m高程平臺，車間內(nèi)配置2臺CC400圓錐破碎機。

車間設(shè)置有2個調(diào)節(jié)料倉，調(diào)節(jié)料倉尺寸均為4.0m×10.0m×5.0m，有效容積約為200m3。料倉下設(shè)置2臺GZG150-6型變頻振動給料機向破碎機供料，破碎后的料經(jīng)膠帶機送入第一篩分車間。

（3）細(xì)碎車間。

細(xì)碎車間設(shè)置于506m高程平臺，車間內(nèi)配置2臺CC400圓錐破碎機2臺。

車間設(shè)置有2個調(diào)節(jié)料倉，調(diào)節(jié)料倉尺寸均為4.0m×10.0m×5.0m，有效容積約為200m3。料倉下設(shè)置2臺GZG125-4型變頻振動給料機向破碎機供料，破碎后的料經(jīng)膠帶機閉路回第一篩分車間。

（4）超細(xì)碎車間。

超細(xì)碎車間設(shè)置于506m高程平臺，車間內(nèi)配置T-MAV 21立軸沖擊式破碎機1臺，該設(shè)備由原系統(tǒng)搬遷。

車間設(shè)置有1個調(diào)節(jié)料倉，調(diào)節(jié)料倉尺寸均為4.0m×4.0m×5.0m，有效容積約為100m3。料倉下設(shè)置2臺變頻振動給料機：1臺與T-MAV 21立軸沖擊式破碎機配套，由原系統(tǒng)搬遷；另1臺為GZG125-4型，直接向倉下膠帶機供料。破碎后的物料經(jīng)膠帶機閉路回第二篩分車間。

（5）第一篩分車間。

第一篩分車間布置在506m高程平臺，車間內(nèi)配置2臺3YKR3675圓振篩。上層篩孔控制尺寸為50mm，中層篩孔控制尺寸為25mm，下層篩孔控制尺寸為5mm。

（6）第二篩分車間。

第二篩分車間布置在506m高程平臺，車間內(nèi)配置2臺3YKR3060圓振篩。上層篩孔控制尺寸為12mm，中層篩孔控制尺寸為5mm，下層篩孔控制尺寸為3mm。

（7）成品骨料輸送。

第一篩分車間生產(chǎn)的大石、第二篩分車間生產(chǎn)的中石、小石、成品砂通過膠帶機匯入原系統(tǒng)的各級成品骨料皮帶上，最終送入成品料堆。

3 擴容系統(tǒng)供排水及降塵降噪

3.1 供排水

擴容砂石系統(tǒng)用水主要為噴霧降塵用水、衛(wèi)生用水等，系統(tǒng)總用水量約為20t/h。水源來自原砂石系統(tǒng)高位水池，采用管線接入系統(tǒng)各用水點。

擴容砂石系統(tǒng)的排水主要是雨水，汽車受料倉500m高程平臺雨水、衛(wèi)生沖洗水可匯入原系統(tǒng)場區(qū)排水溝，506m高程平臺雨水、衛(wèi)生沖洗水可匯入附近道路邊溝。

3.2 降塵降噪

砂石系統(tǒng)粉塵主要來源于破碎、篩分以及轉(zhuǎn)料的工作環(huán)節(jié)，可采取高壓霧化噴水的降塵措施進(jìn)行粉塵控制。

系統(tǒng)生產(chǎn)中噪聲源主要來自破碎、篩分、膠帶機等工藝設(shè)備及交通運輸噪聲等，可采取以下措施預(yù)防：

（1）在設(shè)備采購時，選用性能好、噪聲低設(shè)備。

（2）加強設(shè)備維修保養(yǎng)，確保設(shè)備性能良好，減少聲源噪聲強度。

（3）采取適當(dāng)措施降低或減少各施工區(qū)域的噪聲，如加隔振機座、安裝隔聲罩、安裝消聲器等。

（4）施工場界內(nèi)嚴(yán)禁使用氣喇叭。

（5）采取預(yù)防措施，保障職工的聽力健康。對施工人員應(yīng)采取可靠的防護(hù)措施，佩戴耳塞或耳罩、耳棉。

（6）安排施工人員合理休息，增強身體對環(huán)境污染的抵抗力。加強對施工人員的操作培訓(xùn)，減少突發(fā)事故和突發(fā)噪聲的發(fā)生。

（7）砂石生產(chǎn)系統(tǒng)機械噪聲的控制：

① 篩子采用聚胺脂篩網(wǎng)、鋼絲篩網(wǎng)、耐磨橡膠內(nèi)襯溜槽等措施減低噪聲。

② 破碎機等高噪聲機械及主要的噪聲源采用吸聲、消聲、隔聲板降噪。

③ 高噪?yún)^(qū)操作人員配置防噪用品。

④ 盡量選用低噪聲施工機械和設(shè)備，作好機械維護(hù)和保養(yǎng)以降低噪聲。

4 結(jié)束語

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的持續(xù)發(fā)展和對環(huán)境保護(hù)的重視，現(xiàn)有的天然砂資源已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足基礎(chǔ)建設(shè)的需要，人工砂石已逐漸代替天然砂石成為全球的發(fā)展趨勢。尤其是在不同地區(qū)不同巖質(zhì)條件下，結(jié)合現(xiàn)場實際，最大化的設(shè)計易于操作、經(jīng)濟合理的砂石加工系統(tǒng)，滿足工程的需要。

通過系統(tǒng)的實踐檢驗，砂石加工擴容系統(tǒng)在提升系統(tǒng)產(chǎn)能的同時，優(yōu)化了系統(tǒng)生產(chǎn)工藝，并且解決了各類成品骨料占比不合理的問題，增強了系統(tǒng)生產(chǎn)的調(diào)節(jié)能力，提升了骨料的生產(chǎn)質(zhì)量及效率。南屯1水電站大工程砂石加工系統(tǒng)擴容的成功應(yīng)用，對水電站防洪度汛及保證總體工期發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，也對砂巖巖質(zhì)下的砂石加工系統(tǒng)的設(shè)計提供了借鑒。