浅谈水电站砂石系统人工砂石料质量控制

浅谈**水电站**村砂石系统人工砂石料质量控制**（浙江**工程咨询有限公司官地水电站工程建设监理中心，**）摘要：人工砂石料质量在生产过程中会受到设备、材料、工艺、人、环境等多种因素的影响，如何控制好成品砂石料质量是人工砂石加工系统管理中的关键。在**村砂石加工系统早期的生产中，料场开采受夹泥层及弱化风石等不良地质影响，骨料含泥较重；系统采用立轴破碎机制砂人工砂细度模数偏高、石粉含量低且不稳定、含水量不易控制。通过对设备、人、材料、工艺、环境等各种因素进行全面分析和试验，找出关键原因并针对性地采取了多项控制措施，使生产出的成品砂石料质量满足规范及合同要求。关键词：人工砂石料；超、逊径；细度模数；含水率；质量控制1概述**村人工砂石加工系统位于红水河右岸坝址下游4km处，主要担负**水电站Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ标以及临建工程约190万m3混凝土所需骨料的生产任务。按混凝土浇筑强度3万m3/月设计，砂石系统生产处理能力为300t/h。系统以生产二级配骨料为主，同时也能生产三级配骨料。成品料生产能力240t/h，其中人工砂（≤5mm）96t/h，小石（5-20mm）72t/h，中石（20-40mm）72t/h。砂石系统由**村灰岩砂石料场（含溜井）、料场进场公路、砂石加工系统（粗碎车间、预筛分与中碎车间、筛分与细碎、制砂车间、成品料堆场）、给排水工程、废水处理工程、供配电工程及辅助设施等组成。2砂石系统生产工艺流程及设备配置情况2.1料场开采与毛料生产**村料场距系统4km，高程约600m，与位于331m高程的粗碎车间高差270m。料场岩性为二迭系灰岩者，开挖等级为10级，料场开采使用开敞式深孔梯级微差挤压爆破。料场开采采用溜井和平洞运输方式，从可靠性和经济性分析，这种运输方式最为合理。溜井为一地下构筑物，布置在料场东南角，主要由竖井、储料仓、卸料硐室、安全通道和井底交通运输洞（包括汽车运输洞和胶带机运输洞）。溜井口高程695.0m,井底高程336.0m,深约180m，直径6.0m；溜井下部储料仓直径12.0m，高30.0m，仓壁为钢筋混凝土结构并用10mm厚的钢板衬砌，底部用钢筋混凝土衬砌，表面用20mm厚的钢板衬护。料场爆破小于700mm的石料用反铲装汽车转运倒入溜井，溜井下面布置1台FZC35型双台板振动放矿机，为汽车运输装车用；1台BG1500*1700型纵板式放矿机，1台PE900*1200型颚式破碎机。纵板式放矿机将石料供给颚式破碎机破碎成小于300mm的石料后由溜1#～溜3#3台(B=1000mm)胶带输送机运至粗碎车间受料斗，由B13—44—2V型棒条式振动给料机给料反击式破碎机进行破碎，破碎后的骨料由(B=1000mm)1#胶带输送机运往半成品料仓。其流程为（1）反铲装自卸汽车→溜井→双台板振动放矿机→自卸汽车运至粗碎车间受料（正常生产后已停用）。（2）反铲装自卸汽车→溜井→纵板式放矿机→颚式破碎机→溜1#～溜3#（3台总长为563m）胶带输送机运至粗碎车间受料斗→棒条式振动给料机→NP1313反击式破碎机→1#胶带机→半成品料仓。使用胶带机输送具有运行经济，输送速度快且给料均匀，有利于反击式破碎机的生产运行。2.2砂石净料生产工艺流程**村砂石加工系统结合地形傍山布置,高程在276～330m之间。设计净料生产工艺采用中碎与预筛分、细碎与筛分闭路生产工艺（见图1**村砂石加工生产工艺流程简图）。图1**村砂石加工生产工艺流程简图半成品经预筛分（3CVB2050型筛网圆振动筛）进行冲洗分级，将半成品料分级为大于80mm、40～80mm和小于40mm三级骨料，生产三级配骨料时，40～80mm骨料由6#胶带机输送至成品料堆场大石仓储存；小于40mm骨料由7#胶带机→8#胶带机→9#胶带机（卸料小车）送入筛分调节料仓；大于80mm的骨料和40～80mm骨料（生产二级骨料时或成品料堆场大石仓堆满时）经溜槽进入钢制料斗，经GZG1003型自同步振动给料机送入GP200SES型液压旋回破碎机破碎后由5#胶带机→4#胶带机返回预筛分，形成闭路循环生产。筛分调节料仓下部配置有3台GZG1003型自同步振动给料机，筛分楼设置3台3CVB2050型圆振动筛，调节料仓骨料经胶带机（10#～12#）送入振动筛（1#～3#）冲洗筛分成20～40mm、5～20mm、2.5～5mm和小于2.5mm骨料，其中20～40mm骨料经15#胶带机→26#胶带机输送至成品堆场中石仓，5～20mm骨料经14#胶带机→25#胶带机输送至成品堆场小石仓，2.5～5mm细骨料经13#胶带机→16#胶带机送入细碎车间转料仓，用于生产人工砂。根据生产需要，同时将20～40mm、5～20mm的粗骨料部分或全部经16#胶带机输送至细碎车间转料仓（容积为175m3）进行闭路生产人工砂。小于2.5mm的细骨料进入WCD—914型螺旋洗砂机脱水取砂再经ZKR1022型直线振动脱水筛（1～3#）脱水后输送至成品堆场。细碎（制砂）车间其工艺流程为转料仓下设振动给料机或弧形门→17#胶带机→巴马克B7100破碎机；18#胶带机→VI300破碎机，两台机可同时运行，也可单机运行，破碎后的骨料经19#胶带机→20#胶带机→21#胶带机→8#胶带机→9#胶带机返回筛分车间调节料仓进行闭路生产。3砂石料质量标准（粗、细骨料）砂石料质量标准根据**村砂石加工系统建设及运行管理合同(LT/LC001-1)约定和《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001要求，砂石料质量检测项目和标准见表3-1、表3-2。表3-1粗骨料生产质量标准表序号检测项目指标备注1含泥量（粒径＜00.08mmm）％小石、中石小于1.0各粒级不应含有粘粘土团块大石小于0.52含水量（％）小石、中石小于1.0大石小于0.53软弱颗粒含量（％％）水下部位小于10水位变化区小于5.0含水上部位冲磨区小于3.04超逊径含量（％）超径小于5.0以原孔筛检验逊径小于105针片状颗粒含量（％％）大、中、小石小于156压碎指标（％）小石小于167泥块含量（％）大、中、小石0不允许8SO3含量大、中、小石小于0.59坚固性（％）大、中、小石小于5.010表观密度（kg//m3）大、中、小石≥2550表3-2细骨料生产质量标准序号检测项目指标备注1含泥量（粒径＜00.08mmm）％小于3.02含水量（％）小于6.03石粉含量（粒径＜＜0.16mmm）％6～124细度模数2.4～2.85泥块含量（％）06SO3含量小于1.07坚固性（%）小于8.08表观密度（kg//m3）≥25004存在问题及原因分析和控制措施4.1存在问题与原因分析人工砂石料质量受到设备、材料、工艺、人、环境等多种因素的影响，其中筛分机筛网孔径、进料量、水量、棒磨机装棒量和棒径配比、运行人员对新设备、新工艺不熟悉等原因。具体原因分析见图24.2质量控制要点确定为确保砂石料产品质量始终处于受控状态,根据砂石料质量标准和**村砂石系统生产特点,确定系统各生产工序质量控制要点。见表4.2-1:见表4.2-1砂石加工系统生产质量控制要点表控制环节控制要点点控制内容备注料场开采爆破作业业布孔间排距、孔深深、装药量、爆爆破粒径毛料挖运无用料及杂物、泥泥团等控制，超超径石处理半成品粗碎碎进料粒径、排料口口开度控制预筛分与中碎预筛分机筛网孔径、水压、水水量、给料量量中碎进料量、排料口控控制筛分车间筛分机筛网孔径、水压、水水量、给料量量、循环量细碎（制砂）立轴式破碎机进料量、水量、转转速棒磨机进料量、进料粒径径、给水量、装装棒量、棒径径比细砂回收水力旋流器含泥量、含水率刮砂机含泥量、含水率成品料输送胶带机成品砂石料质量检检测成品料堆场净料堆场粗骨料跌落、混仓仓、产品质量量检测4.3质量控制措施采场毛料的开挖质量控制采场毛料质量的好坏直接影响着成品砂石料的质量。在料场开采作业过程中严格按“三检制”要求进行自检，质量控制的主要内容包括；(1)在规定料区范围开采；(2)覆盖层、杂物、无用料等按规定清除并运至指定的弃料场；(3)场区道路、排水设施及风、水、电系统的完善与有效运行；(4)开采作业安全措施及环境保护措施的落实；(5)毛料质量符合标准；(6)按合同文件与施工技术规范要求应控制的其他内容。积极探索和采用新技术、新工艺进行施工，以控制爆破石料的最大粒径不超过750mm。对在装载毛料作业过程出现有灰岩内较为集中的夹泥层、树根等杂物应予先清除，防止与有用料混合而影响毛料质量，从源头上把好产品质量关。毛料破碎(半成品)质量控制毛料质量控制得越好越有利于下道工序的加工。毛料质量控制内容:(1)对来料中含有杂物，风化石等不符合要求的石料要求清除干净后才能倒入溜井，对不能清除或无法清除的作废料处理，避免不合格的石料进入溜井；（2）爆破后的松方进行洒水润湿,可减少料场挖装和溜井及颚式破碎机的生产粉尘,并有利于下道工序的冲洗；（3）要求经常检查颚式破碎机衬板和反击式破碎机板锤磨损情况，并根据其磨损情况调整排料口的开度，以控制最大排料粒径不超过200mm的设计要求。净料生产质量控制(1)预筛分、中碎与检查筛分的质量控制①预筛分车间设计不作水冲洗，40～80mm骨料可进入成品仓使用,小于40mm骨料送入调节料仓进行冲洗分级。因粗碎车间生产不洒水时，破碎粉尘很大，洒水破碎后不加水冲洗，含泥量严重超标，不能使用，需对预筛分增设水冲洗。筛分机严禁在无水或低于规定冲洗水压的状态下运行并控制各筛分机的给料量，防止因给料量过大而造成骨料逊径和冲洗不干净。当预筛分机筛下物若含泥较大时，要求运行人员在3#洗砂机机头脱水筛加水冲洗。②筛网孔径选定适当：预筛分机及检查筛分机各层筛网孔径的选定是根据多次生产试验结果选择的。要求运行人员经常检查预筛分机和检查筛分机筛网，发现筛网破损或筛孔磨损超限，立即停机修补或更换。因预筛分机上层筛网是控制大石（40~80mm）、中层筛网是控制中石（20~40mm）的超径含量是否能满足小于5%标准的唯一环节。③对少量混入骨料的泥团、树根等杂物，安排人员在5#胶带机上捡出。④要求运行人员经常观察中碎圆锥破碎机的排料粒径情况,及时调整排料口设定值,使其产品粒度达到最佳状态。⑤要求在成品料进入净料堆场的胶带机下方铺设旧胶带或用铁板铺设，可避免污水进入成品料堆场造成成品料二次污染。(2)筛分、细碎、棒磨机制砂的质量控制采用立轴式破碎机制砂，细度模数一直偏高（最低为2.83），比设计要求的2.4～2.8大，且不稳定。系统原设计没有棒磨机，增加1台棒磨机及1台洗砂机配合制砂调节细度模数，将筛分车间1～3#振动筛底层筛网上面2.5～5mm骨料送入棒磨机进行制砂。既提高了人工砂的产量，又使细度模数满足设计要求。①筛分机筛网是控制骨料超、逊径是否能满足小于5%、10%标准的重要环节，故要求运行人员经常检查，发现问题及时处理。筛分机由三层筛网组成，筛网均为方孔钢筛网.上层筛网孔径为20*20mm，中层筛网孔径为6*6mm，下层筛网孔径为2.4*2,4mm及2.6*5mm(聚胺脂筛网),各层筛网选择是经多次试验取得的合适孔径,确保了成品砂石料质量稳定。②定期对立轴冲击式破碎机进行检查，发现破碎机的衬板损坏或磨损过量及时更换或调整，严格控制给料量、给料粒径和给水量，提高破碎机生产能力及成砂率。③棒磨机所制人工砂细度模数易于调节，砂的粗细跟所装的钢棒量、钢棒棒径级配，进料量有关，通过调查和研究，棒磨机装棒量在24吨左右最为合适，进料量则要求均匀，稳定，不能进料太多，进太多则所生产的人工砂就粗，这就要求运行人员在运行过程中加强巡视并及时调整，使人工砂的细度模数稳定在2.4左右。(3)人工砂细度模数控制根据**村砂石加工系统人工砂生产工艺布置，生产的成品砂由三个部分按一定的比例混合而成。三种砂的产量分配统计为：预筛分筛下来的砂占15%～20%；棒磨机产砂占20%～25%；立轴破产砂占60%～65%。三种砂的细度模数统计为，预筛分砂细度模数为3.0～3.2；棒磨机产砂细度模数为2.4左右；B7100、VI300两台立轴式破碎机产砂细度模数为2.4～2.6。三种砂的混合工艺是：预筛分筛下的砂先与筛分楼筛下的砂混合，再与棒磨机制砂混合后进入成品砂仓堆存。最终测试砂的细度模数、颗粒级配和石粉含量均在成品堆场进行，如发现细度模数、石粉含量偏大或偏小，颗粒级配比例偏差时，及时反馈到生产车间进行调整。人工砂细度模数调整采取以下几点措施：①根据**村砂石系统改造后的人工砂生产工艺，细度模数调整可用棒磨机制砂来调整，如发现细度模数偏大，应调整棒磨机给水量，进料量、装棒量、装棒级配等或调整筛分楼的开机组数，调整生产量和细度模数。②调整立轴破碎机给料量和干湿度调整产砂率和细度模数。③为了使人工砂入仓含水率有所降低，在筛分楼下安装了3台洗砂机和直线振动筛进行脱水，这样部分石粉被水带走，经测试石粉及细砂流失较多，为了提高细砂及石粉含量，通过对链板式刮砂机和沉砂池改造增加了人工砂的石粉含量，并可以降低人工砂的细度模数。生产过程中利用链板式刮砂机对细砂回收车间的沉淀池的石粉和细砂进行回收,也可利用水力旋流器进行回收(两台设备可同时运行,但回收效果不太理想),回收的石粉直接进入23→#24#胶带机和上述三种砂混合后进成品堆场砂仓。使最终的人工砂细度模数控制并一直稳定在2.4～2.8这个数值之间。(4)人工砂含水率的控制成品砂仓生产初期没有设防雨棚，遇雨天时人工砂的含水量无法控制。为使砂含水率稳定在6%以内。人工砂脱水采取了机械脱水和自然脱水相结合的方法。并采取以下方法进行：①用装载机装料可避免砂仓底部含水问题；②在成品砂仓顶部搭设了防雨棚。③砂仓底部呈一定的坡形可加快自然脱水时间。④在上成品砂石料堆场的皮带下增设截水板或截水槽，避免皮带机机头刮下的浆水进入成品砂堆场。机械脱水：**村系统采用直线振动筛脱水，在筛分楼下安装的洗砂机出口下部安装直线振动筛，经试验可使砂的含水率由20%左右降低到15%左右。自然脱水：人工砂自然脱水，采用的方法和工艺是人工砂下料堆存脱水和取料分仓进行，也就是说至少需要三个或三个以上砂仓。一般砂仓堆存脱水3～5d后可使含水降低到6%以内且稳定。受人工砂石粉含量多少及初始含水率的不同而不同，一般情况石粉含量在10%～17%范围内，砂的初始含水率15%～17%时，初期约24h内脱水速度快，一般可使含水率降低到8%～10%，当降到8%～10%的含水率时，再降低到6%左右脱水速度明显减慢，一般需要1～2d时间。采取机械脱水后，进入堆场自然脱水，因堆场底部呈坡形有利于自然脱水，完全可以使砂的含水率稳定在4%左右。5成品砂石料质量试验检测方法与结果5.1取样检测频率和方法根据砂石系统运行管理合同约定和《**村砂石料质量