031102 UMM石料场开采计划.doc

苏丹麦洛维大坝工程2A+2B+2C UMM-DUWEIMA石料场开采计划石料场（Umm Deiwema）开采施工方案1.工程概述1.1石料场位置及工程地质条件Umm DeiwemaUmm-Duweima位于尼罗河的右岸，距离尼罗河约1.0km，距右岸面板坝约795.0m。开采区域东西长660.0m，南北宽664.0m。开采区控制点坐标，见表1-1，开采区位置，见附图1-01。表1-01 开采区控制点坐标PointEasting(m)Northing(m)A3984902065169B3991572065169C3990882065876D3984372065830开采区域内地势呈东北高、西南低，在开采区的西面和南面边缘，有一条较大的冲沟。区域内山势向周围渐低，山脊彼此相接形成分水岭地形。受地层断裂及风化、雨水冲刷影响，区域内切割严重，地形崎岖不平且多孤立岩石。开采区域内沟谷高程265.0310.0m，最大切割深度一般在10.020.0m。现场观察在区域内可能存在两条NW向断裂带，山坡坡度较陡，一般1050，局部坡度陡峭，岩石出露较好，山坡及谷地有残坡积物覆盖，厚度在01.5m左右。区域内无植被。根据开采区域内岩石出露情况，以及招标文件提供的工程地质调查报告显示，开采区主要为火成岩，岩层主要由花岗岩等组成，岩层倾角均在70以上，局部出现倒转。表面裂隙发育，裂隙中充填未风化的岩粒及砂土。岩石表面风化严重，全、强风化岩深度0.09.0m，弱风化岩深度从3.66.9m以及9.016.0m不等，3.516.0m以下为新鲜岩石。料场储量约为15876000m3，该地区具有可采性。根据强度分类（美国材料试验协会和国际岩石力学学会），该地区岩石适于作岩石碎料。1.2 采区供料范围及开采工程量由于右岸面板坝左端与混凝土坝相接，部分3区堆石料，利用混凝土坝及厂房开挖料直接上坝（约1678000m3，压实方），Umm DeiwemaUmm-Duweima石料场主要提供右岸建筑物的填筑料、工程砼所需的骨料及围堰用石碴料，共计350万m3。其中提供右岸建筑物需140万m3，砼骨料需200万m3，围堰需10万m3。提供剩余部分3区堆石料（约1340000m3，压实方）、混凝土砂石料生产的毛料、面板坝2区过渡料和部分围堰填筑料（压实方约65500m3，剩余部分在基坑开挖时直接填筑围堰）。开采区主要工程量见表1-2。表中表层剥离量按料场拟开采面积平均剥离深度1.0m计算。围堰填筑料55%开采料场，其余部分由坝基开挖料解决。右岸面板坝2、3区料、毛料开采量均根据土石方平衡表。表1-2 石料场（Umm Deiwema）开采主要工程量项目编号项目名称单位工程量备注1表层剥离m3360000均为自然方，下同2混凝土骨料毛料开采m324100003右岸面板坝2、3区料m310229014围堰填筑料m3150000合计m33942901故料场开采有用料350万m3，表层剥离无用料30万m3。2.料场勘探料场勘探与料场剥离同时进行。2.1石料场勘探任务料场勘探主要查明：（1）可用料的开采范围、料层厚度、有效储量。（2）覆盖层或剥离层的厚度、弃料数量。（3）运输与开采施工条件。（4）取代表性试样，通过室内和现场试验，核实坝料的物理性能及力学性质、压实特性。2.2料场勘探网点布置及勘探方法2.2.1料场勘探网点布置Umm DeiwemaUmm-Duweima石料场，岩层的厚度及质量有规律变化，可能有少量无用夹层，覆盖较薄。勘探网点布置，根据料场的工程地质特点，以及招标文件提供的料场钻孔布置图，结合本此勘探的目的后及现场实际情况，按最大变化方向布设勘探网点。同时，尽量利用微地形、地貌、露头等特征，以最少的勘探网控制较大的勘探范围。勘探网点按梅花形布置，布置间距详见附图2-01。勘探钻孔深度，各点均需钻至250.0m高程，以确定开采区内无用、有用层范围和厚度，确定开采底板高程。2.2.2勘探方法采用钻探方法进行勘探。各勘探点主要描述以下内容：（1）岩层名称、成分、产状、构造、裂隙切割状况。（2）岩石的风化程度和深度。（3）地下水出露情况。2.3料场勘探试验2.3.1取样组数在Umm DeiwemaUmm-Duweima石料场选取34个典型剖面，在各剖面有用层上每隔3.05.0m取样一组，选取有代表性的试样25组，每组3个。典型剖面以外各点所揭露的有用层，均采取一组试样。2.3.2试验项目试验项目主要包括天然容重、比重、软化系数、吸水率、极限抗压强度（干、湿状态）、水溶盐含量以及工程师要求的其它项目。2.4技术报告及图表Umm DeiwemaUmm-Duweima石料场经复查后，提出料场的技术报告、计算书和图表，上报工程师。2.4.1技术报告技术报告应包括以下内容：（1）综述详查补充试验中材料的分析成果、技术指标及变异特征、有效开采面积、实际可开采数量的计算书及材料的储量。（2）确定材料的合格率。（3）发现的问题及处理措施。（4）结论性意见。2.4.2图表图表应包括料场图、钻孔平面图、地质剖面图等。3.储料场及弃料场布置3.1 储料场在对料场进行开采规划时，根据上坝填筑强度和混凝土浇筑强度，开采规划须设置储料场，以供上坝料填筑及砂石料加工调节使用。上坝料储料场设在大坝的上游、在上游4#施工道路一侧边布置一储料场，面积53000m2，可储存料物15万m3。储料场坐标见下表：点号ENA3985952065168B3985982064698C39882020647003.2 弃料场在上游4#施工道路边布置弃料场，面积120000m2，可储存料物60万m3。弃料场坐标见下表：点号ENA3985952065168B3988202064700C3989672064701D3989602065169，另一侧布置弃碴场。根据坝体填筑月施工强度，上坝料储料场计划储料40万m3，满足高强度施工月的填筑料供应，堆料高度4.06.0m。砂石料储料场设置在加工系统附近，根据混凝土浇筑月施工强度，砂石料计划储料20万m3，满足高强度月混凝土骨料供应，堆料高度4.06.0m。石料储料场需进行场地清理和必要的平整处理，堆料应分层进行，有序堆放石料。并保证方便回采、运输。严禁将可利用渣料与弃渣混杂装运和堆存。为保证卸车安全，卸料平台边缘保持高0.61.0m安全碴坎，卸车时汽车后轮距坡顶线距离1.01.5m。4.料场开采4.1料场规划根据施工总进度安排和石料场地形，料场首先进行2#作业区的表层剥离并形成初步的施工作业平台，剥离料运至弃碴场，平均运距400m。在作业平台上进行围堰填筑料的开采，同时继续剥离下层表层。2#作业区开采围堰填筑料开采约80000m3，其中运至上游围堰临时储料场25000 m3，运距1900m，运至下游围堰临时储料场2000055000m3，运距2500m，其余开采料（约105000m3）直接上堰填筑，平均运距2500m。在2#作业区围堰料开采的同时，进行1、3#作业区的表层剥离并开采围堰填筑料。围堰料开采完成后，根据岩石的质量情况，分别进行坝体填筑料和砂石加工料的开采。面板坝体尚未施工前，填筑料堆存在储料场，平均运距400m，面板坝体开始施工，填筑料直接上坝，主要供应桩号40+000以右面板坝填筑，开采量为1022901m3，平均运距约3000m。砂石加工料运至砂石加工堆存场，开采量为2410000m3，平均运距1200m。根据施工总进度计划，石料场开采平均月强度为93023m3，最高月开采强度为139535m3。石料场平均高程为285.0m，根据地质资料提供的钻孔深度和将要进行的料场勘探计划，初步确定285.0271.5m为坝体填筑料，271.5252.0m主要为砂石加工料，开采底高程为252.0m。在开采过程中，根据施工要求、实际地质情况和工程师的指示，调整各作业区填筑料和加工料的分层厚度。4.2料场开采的施工工艺 石料场开挖施工工艺，见图4-1。施工准备料场规划施工道路料场复核爆破试验清理覆盖层石方开挖直接上坝或运到储料场子、砂石加工厂图4-1 料场开挖施工工艺框图4.3施工准备4.3.1施工道路布置根据施工总平面布置，通向Umm DeiwemaUmm-Duweima石料场的主要施工道路有4#和4#道路支线，详见附图4-01Umm Deiwema料场施工平面布置图。料场根据料场地形和地貌，4#施工道路延伸至料场AB边中部，并沿冲沟伸入料场100.0m左右至280.0m高程，作为料场的主干道，主干道随开挖面下降，其最大纵坡不大于10%。主干道路面高程，一般均要求在272.0m高程以上，路面宽10.0m，料场以外路面为泥结碎石，跨冲沟的路段，路基宽14.0m，底部使用大块石，以增强透水性，并在下游侧设置3.0m宽大块石或铅丝石笼防冲，以确保在雨季主干道正常使用。主干道路至各施工平台的临时施工支路，在施工时根据实际情况修筑。临时施工支路主要为单行道，最大纵坡宜小于12%。4.3.2风、水、电布置4.3.2.1供风系统石料场开采的主攻机械，采用阿特拉斯和英格索兰钻机，均为自带供风系统。为满足表层剥离及处理孤石的需要，在Umm DeiwemaUmm-Duweima料场布置两台阿特拉斯空压机，根据各料面的情况，可以迅速移动。4.3.2.2供电系统在4#施工道路的终点，设置一台30KVA变压器，提供料场开采施工照明。在作业面设置照度不低于合同要求的移动式照明灯，保证夜间施工时作业人员有足够的视线。4.3.2.3供水系统在各施工作业面，根据现场实际情况，配备两个5m3的水箱，以供应部分施工机械及施工作业人员用水。4.3.2.4料场排水料场西面和南面为冲沟，根据现场考察，冲沟纵坡较陡，积雨面积较大，据现场观察，沟内最高水位约为268.0m。冲沟走向基本沿料场西面和南面边线，各别个别沟段已伸入规划的料场内。为保证施工作业人员的安全，拟定开采线距规划边线50.0m，以防止冲沟内的水流进入开采作业区。各工作面布置宽1m，深0.5m的排水沟明沟，排除雨水，最下层台阶设集水坑，安装移动式水泵排水。雨水经主干道两侧排水沟，排入料场南面的冲沟内。4.4料场分区、分层开挖说明4.4.1料场分区根据料场地形、地质条件，料场大致分为三个施工作业区。以主干道为界，左侧为1#作业区，主干道正面为2#作业区，右侧为3#作业区。其中1#、3#作业区平均宽度为200.0m，2#作业区平均宽度为250.0m。三个作业区的规划为初步方案，首先开采2#作业区靠主干道附近范围。根据补充勘探结果，调整作业区。对有特殊级配要求的坝料，根据现场岩石情况，由现场技术人员或工程师指定掌子面或划出专用料场。4.4.2开挖分层石方开挖前，首先将表层全、强风化料剥离干净，然后自上而下逐层钻爆开挖。开采作业按区分层，并根据主坝填筑强度、混凝土浇筑强度和使用的施工机械，确定开采梯段高度为9.010.0m8m。4.4.3开挖分期根据工程施工总进度计划，料场开挖大致分为三期进行施工。4.4.3.1第一开采期从料场表层剥离开始至2003年底为第一施工开采期。在施工道路主干道施工完成后，进行2#作业区料场覆盖层及全风化岩石的剥离，并进行围堰填筑料的开采。料场开采的同时，开挖出1、3#作业区临时施工道路并开采石料。第一施工开采期，开挖出约15万m3（自然方）的上、下游围堰填筑料。4.4.3.2第二开采期从2003年底2004年1月至2004年6月底，进行2#作业区开采。主要生产面板坝的3区堆石料和砂石毛料至各储料场，其中部分3区堆石料直接上坝填筑，砂石毛料直接运至砂石破碎筛分系统砼骨料料源。同时进行1、3#作业区利用出碴道路进行的表面覆盖层及全、强风化岩石的开挖。4.4.3.3第三开采期从2004年7月至2007年5月底，三个作业区大规模开采，并主要开采砂石毛料，除供砂石系统加工外，在储料场进行一定量的毛料储备（约200000m3），以保证在停止开采作业后能正常进行混凝土生产。4.4.4开挖工作面布置根据面板坝及混凝土施工强度，第一期施工时2#作业区布置2个工作面。第二期施工时1、3#作业区各布置1个工作面，2#作业区布置2个工作面。第三期施工时，各作业区均布置2个工作面。即分多个梯段台阶进行开采作业，台阶与台阶之间，采用斜坡道路连接并与主干道相通。台阶最小宽度不小于35.0m。4.5石料场石方开挖4.5.1开采施工石料场主干道修至280.0m高程后，首先采用YT-28钻机钻孔、爆破作业，T-220型推土机配合，修一条简易施工道路至料场顶，然后再由YT-28钻机钻爆开挖，修建施工平台。施工平台建立后，采用阿特拉斯钻机进行深孔钻爆开挖，梯段高度一般为9.010.08m，。爆破石碴料由液压挖掘机挖装32t自卸汽车运输，合格料运至储料场或直接上坝（或加工砂石料），废料运至弃碴场。在280.0m高程以上施工场面较宽的上、下游进行深孔钻爆试验，在获得合格料的基础上，选取经济合理的爆破参数。4.5.2施工现场安排随着施工场面的扩大，可采部位的增加，在汛期到来之前，集中进行270.0m高程以下部位的开挖。汛期则停止270.0m高程以下部位开采，主要进行270.0m高程以上部位的施工。无论哪一层开采，在挖装运输时，均采用先挖装外侧部分，以便首先形成一条贯穿整个施工场面的临时施工道路。4.5.32开挖爆破设计4.5.32.1对爆破的要求（1）可用料的爆破块度级配应满足主坝填筑料的级配曲线要求。用于面板堆石坝的爆破料物最大粒径为相应填筑层后的2/3，一般为80cm；用于砼骨料生产的爆破料的最大粒径为100cm。（2）防止爆破振动对料场边坡的影响。（3）保证开挖边坡的平整和稳定。（4）大坝填筑料主要包括主堆石料、次堆石料和过渡料。主堆石料最大粒径80.0cm，次堆石料最大粒径为120.0cm，且满足设计有关级配的要求。砂石毛料根据粗碎上开口最大尺寸要求，石料的最大粒径为80.0cm。根据以上要求，在规模开采过渡料、主堆石料、次堆石料和砂石毛料前，必须按设计要求，根据各开挖区的地形、地质和施工条件、施工设备及上坝料的级配要求进行试验，确定合理的爆破参数，以满足各部位填筑料和生产砂石料的需要。爆破设计经工程师批准后实施。4.5.3.2爆破试验内容和步骤（1）爆破试验步骤 在开采区域内选择有代表性的场区作为爆破试验场地，并平整试验场区。 根据初步选择的爆破参数，进行布孔、钻孔爆破作业。 每次爆破后，对爆破堆碴形状和超径石情况进行外观评定，并进行录像和照相。 与选择有代表性的爆堆，用装载机按规定的筛分需用量，装运至筛分试验地点，进行筛分试验。 将每次筛分试验结果绘制成级配曲线，建立快速判断最优级配曲线的优化模型公式。 编写试验成果报告报送工程师审批。爆破参数确定后，在实际施工时应随爆破效果和地质情况变化，随时进行修正。4.5.3.3初步爆破设计根据爆破要求，料场开挖采用毫秒微差挤压爆破。（1）爆破器材炸药： 2岩石硝铵炸药，其主要技术性能为 密度（g/cm3） 1.05 猛度（mm） 12 爆力（cm3） 320 殉爆（cm） 5 爆速（m/s） 3600起爆网络：采用110段非电毫秒雷管，延时精度见表4-01。表4-01 非电毫秒雷管延时精度表段序延时精度（ms）段序延时精度（ms）156150522557200535058250547559300551005103505（2）梯段爆破参数计算梯段高度 H=10.0m钻孔角度 =75钻孔直径 D=110mm药卷直径 d=90mm 单位药量 q1=0.550.6kg/m3底板抵抗线 W1=4.0m超钻深度 h=0.3W =1.5m钻孔深度 L=(H+h)/sin=11.9m炮孔间距 a=0.75W1=3.0m炮孔排距 b=W1=4.0m装药长度 L1=8.9m堵塞长度 L2=3.0m（3）初拟爆破参数根据以上计算，在满足大坝填筑料级配曲线要求的条件下，初拟主堆石料、砂石毛料、次堆石料和过渡料梯段爆破参数，见表4-02。表4-02 料场开挖爆破参数表料别孔深（m）孔径（mm）孔距（m）排距（m）钻孔角度单耗药量（Kg/m3）装药结构堵塞长度（m）挤压层厚（m）主堆石料及砂石加工料10.01104.03.0750.45不耦合连续装药2.54次堆石料10.01104.03.5750.4不耦合连续装药2.53过渡料10.01102.52.0750.5不耦合连续装药2.35备注： 爆破方式采用毫秒微差挤压爆破。边坡防护采用靠边坡钻排孔，减小孔距，适当加大排距方法。爆破后检查爆破效果，填筑料级配不满足要求后及时调整爆破参数。为保证边坡岩体的稳定，加强施工期爆破震动控制，安全监测和岩层松动监测，及时调整爆破参数。4.5.43开挖钻孔爆破施工钻孔作业与挖运作业平行施工（在平面位置上错开进行），每个台阶工作面布置1台阿特拉斯液压钻钻机。4.5.43.1施工程序开采施工程序,见图4-2。测量放线钻孔工作面清理布孔钻孔装药、爆破网络连接爆破临空面清理爆破效果检查石料挖运边坡清理 图4-2 开挖施工程序框图4.5.43.2施工方法每次钻孔爆破前，先将台阶面上的浮碴清理干净，并按爆破设计参数用红油漆标明钻孔孔位。为减小大块率，在台阶前预留3.05.0m压碴，爆破后达到挤压效果，满足各种料的最大块径和级配的要求。装药连网由专业爆破员认真操作，以确保爆破效果及施工安全。4.5.43.3边坡的清理及检查石料场开挖边坡在每次出碴时，使用液压反铲对松动岩石、碎碴进行认真清除，以确保山坡稳定，干净平顺。随着开挖高程的下降，由测量队定时对开挖边坡进行测量，及时修正，确保边坡按设计要求开挖。料场开挖的永久边坡为1：0.31：0.5，并每10m高设置一马道（宽1m）以应确保边坡稳定。正常蓄水位以上的边坡不陡于1:0.75，正常蓄水位以下的水下边坡不陡于1:1，开挖高度为10.015.0m时，设2.0m宽马道，确保边坡稳定。临时开挖边坡，应按施工图纸所示或工程师的指示进行开挖。在开采过程中，遇有比较集中的软弱带时，应予以清除，避免填筑料内混杂废渣料。填筑料直接运输上坝进行填筑（或运至储料场），废渣料运至指定的弃渣场堆放。4.5.43.4挖运作业施工主要采用液压挖掘机挖装32t自卸汽车运输。在靠近边坡部位进行挖运作业时，用挖掘机将靠外缘的石碴扒向内侧，防止石料滚落。挖运时应采取选择性挖运措施，对于少量超径大块石，先用挖掘机摆放旁边，对于经工程师确认为弃料的运往弃碴场。4.5.5料场开挖施工关键技术措施4.5.5.1爆破作业安全措施（1）按照有关爆破安全规程，加强对爆破作业的安全管理，制定严格的安全检查制度（尤其是对装药量的控制检查），设立专职的安全检查人员。一切爆破作业应经安检员检查签认后才准进行爆破。（2）参加爆破作业的有关人员，应按有关规定进行考试和现场操作考核，合格者才准上岗。（3）加强对爆破材料使用的监管，由专人根据每次爆破材料用量提领发放，对现场使用以及每次爆破后剩余材料回库等进行全面监管和清点登记，防止爆破材料丢失。（4）严格按爆破设计施工，爆破实施前，按照最大药量计算的各别飞石距离，划定安全警戒线，避免飞石危害相邻工程部位施工。（5）根据本工程的实际使用条件和工程师批准的钻爆措施规定的技术要求选用爆破材料，每批爆破材料使用前，均应进行火工材料性能试验，证明符合技术要求时才能使用，试验报告应报送工程师。4.5.5.2避免可用料和弃料混料措施（1）钻孔爆破控制措施 每层开挖爆破前，首先由工程师根据现场地质情况，划分可用料和弃料的分界线。现场由施工技术人员控制，先钻孔爆破弃料，将弃料挖运干净后，再钻孔爆破开挖可用料。必要时，适当调整梯段高度和工作面。 填筑料和砂石加工料区分，应由试验人员确定，现场施工技术人员控制，先开采填筑料，后开采砂石加工料，以避免两种料的混料。（2）挖运控制措施 实施爆破石料挖运签证制度，每次爆破后，由现场工程师现场鉴定可用料与弃料再挖运。 为防止混料，料场设技术人员指挥装料，自卸汽车挂牌运料，每辆汽车都应挂有明显标志牌，标明“弃料”或有用料区号“3B”、“3C”、“骨料”等。（3）爆破参数控制认真做好爆破试验，确定级配料开采合理的爆破参数，现场地质条件发生变化，由专业爆破技术员及时调整爆破参数。定期进行筛分试验，以检查爆破参数的符合性。4.6施工资源配备根据大坝工程施工总进度计划和料场开挖施工总工期的要求，料场最高月开挖强度为13.95万m3，最高日开挖强度4134m3/d。每天按三班生产安排，最大班产量为1378m3/台班。料场开采机械设备，主要利用坝体开挖及填筑设备。按料场最高月开挖强度为13.95万m3，计算配置施