金沙江溪洛渡水電站大壩塘房坪人工粗骨料加工系統，主要承擔溪洛渡水電站大壩壩體、閘墩、貼坡、置換區以及水墊塘、二道壩、河道整治、導流洞封堵等部位約763萬m3混凝土的粗骨料生產，需生產成品粗骨料約1370萬t。加工系統成品粗骨料生產能力約1410/h，毛料處理能力約1880/h。

　　1料源情況

　　塘房坪人工粗骨料加工系統料源為導流洞、泄洪洞、放空洞、引水發電系統等地下洞室的開挖工程棄料。渣料巖性以玄武巖為主，角礫巖占20％一30％。巖石為非活性骨料，巖性堅硬，強度高，完整性較好，屬極堅硬巖類。物理力學試驗成果表明，玄武巖的飽和抗壓強度范圍值160～264 MPa，平均值212 MPa；干抗壓強度范圍值219—293 MPa，平均值256 MPa，吸水率平均值0．11％。其質量技術指標符合作為人工骨料的基本要求，可以作為混凝土骨料料源。

　　2原系統布置及設備選擇

　　2．1原系統布置

　　塘房坪粗骨料加工系統主要由粗碎車間、半成品堆場、預篩分車間、中碎、細碎、超細碎車間、主篩調節堆場、主篩分車間、成品骨料堆場、水處理系統組成。

　　2．2主要設備配置

　　原系統采用國內外先進的破碎設備及合理的工藝流程來保證產品的質量。配置顎式破碎機、棒條給料機、圓錐式破碎機、立軸式破碎機、振動篩等設備共計226臺套，膠帶運輸機41條。

　　3原系統工藝流程

　　(1)粗碎車間：配置了3臺JMl312顎式破碎機，負責將粒徑>150 mm的毛料破碎。

　　(2)預篩分車間：將半成品碎石篩分分級，其中>150 mm粒徑的碎石直接運至中碎車間或返回粗碎車間進行重新破碎；150—80 mm粒徑碎石部分經沖洗后送至成品料堆堆存，滿足系統生產的需要，多余部分則送至中碎車間進行破碎；其它規格碎石通過膠帶機分別送至中碎、細碎、超細碎車間進行破碎和整形處理；因料源中20—5 mm粒徑的碎石含量多，粒形差，因此將部分<10 mm的碎石在預篩分車間進行棄置，避免其進入后續加工環節增加生產成本。

　　(3)中碎車間：主要將>150 mm粒徑的碎石及多余部分的150～80 mm粒徑的碎石破碎，并對部分80～40 mm粒徑的碎石進行整形破碎，中碎車間為開路生產。

　　(4)細碎車間：將預篩分后的部分80—20 mm的粒徑碎石進行破碎整形。同時考慮到生產運行管理的靈活性，細碎與主篩分車間形成閉路循環，可以破碎主篩后多余的80一40 mm粒徑的碎石，靈活方便調配中小石的生產能力。

　　(5)超細碎車間：主要對預篩分車間篩分后的小石進行整形處理。

　　(6)主篩分車間：將主篩調節堆場的碎石送入主篩分車間進行篩選分級，并將各級成品骨料通過膠帶機送入成品堆場堆放。多余的40～80 mm粒徑的骨料返至細碎車間重新破碎，粒徑<5 mm的碎石作為棄料處理。

　　塘房坪人工粗骨料加工系統建成后于2008年6月18日進入調試生產階段，我們對系統的生產能力及成品骨料質量進行了跟蹤綜合檢測。在2008年8月24日～9月26日系統正常生產后檢測到各級粗骨料超遜徑含量合格率均達到85．7％及以上，含泥量合格率達到100％，針片狀合格率達到100％，其中小石針片狀含量最高達到14％。粗骨料的中徑篩余合格率較低，但中徑篩余檢測指標穩定。系統各個環節的實際生產能力也均達到或超過設計標準，骨料級配調整靈活，從而驗證了系統工藝的正確性。

　　4系統工藝改進

　　4．1 工藝改進緣由

　　業主在2008年8月23日對溪洛渡水電站大壩骨料粒形提出了更高的標準，要求針片狀含量為<10％(合同為≤15％)，且原系統生產粗骨料的中徑篩余合格率偏低。因原系統生產的骨料無法滿足提高標準后的質量要求，為此我們對針片狀顆粒產生的原因進行了詳盡的分析，并通過對系統生產工藝的改進，來控制骨料的針片狀含量及中徑篩余合格率。

　　4．2工藝改進分析

　　對系統產生針片狀的原因分析如下。

　　(1)塘房坪人工粗骨料回采毛料的巖性以玄武巖為主，巖性堅硬，強度高，所以在破碎加工時極易產生針片狀顆粒。

　　(2)受硐室爆破沖擊力的影響，部分爆破石塊內會產生細微裂隙，此類石塊在破碎機腔內受擠壓破碎時也很容易沿著原有裂隙產生片狀顆粒。

　　(3)對粗碎后的半成品骨料的針片狀含量進行了檢測，由檢測數據可以看到玄武巖在采用硐室爆破后，毛料中的40—80 mm粒徑骨料的針片狀含量已滿足質量標準，20—40 mm及5—20 mm粒徑的骨料則存在嚴重的質量問題，所以后續加工中需要采取措施對其進行有效的整形。

　　(4)對多種不同組合的生產工況下的針片狀含量進行了檢測，由各種工況檢測數據分析可知，各種工況下大石針片狀含量均符合提高標準后的質量要求。中碎設備對大石具有破碎整形效果，但是破碎后的下級骨料針片狀含量會增加；細碎設備對中石具有破碎整形效果，但是破碎后的小石針片狀含量顯著增加；超細碎設備對中石和小石具有較佳的整形效果。

　　從數據可以看到當中石和小石全部進入超細碎車間整形時可以解決骨料針片狀含量<10％的要求，但此時專為小石整形而設計的超細碎車間2臺立軸破碎機需要承擔中石和小石的整形任務，受處理能力的限制，中小石的產量必然降低，無法滿足骨料的生產要求，且因避開了中、細碎生產環節，超徑石及多余的特大石、大石無法進行破碎加工，系統失去了級配調節能力，無法作為長期生產模式來滿足成品料的生產供應需要。

　　綜合考慮(1)、(2)和(3)產生針片狀的原因均是無法解決的事實，由此我們必須針對系統生產過程中造成針片狀含量增大的因素對系統工藝進行改進。

　　4．3工藝改進措施

　　根據初期的實施工藝及系統運行產生針片狀含量的試驗分析，提出了對中細碎生產出的≤40 mm的碎石全整形工藝。

　　為了確保系統改造設備的選型合理、可靠，我們在改造前對超細碎車間的石打石PL一1200SS—Z立軸破碎機實際的整形效果進行了檢測。檢測結果顯示：5—20 mm粒徑的綜合針片狀含量較整形前減少8．7％，20～40 mm粒徑的綜合針片狀含量較整形前減少3．2％。由結果可知，立軸破碎機對中石和小石均具有整形效果，且骨料粒徑越小，立軸破碎機的整形效果就越好。經分析后決定在中細碎與主篩之間增設檢查篩分車間和立軸整形車間。將中、細碎加工出來的粒形小于40 mm的骨料在檢查篩分車間分離使其進入立軸整形車間進行二次整形處理，而>40 mm的骨料返回細碎車間進行重新破碎整形，以保證滿足各級配骨料的針片狀含量小于10％的要求。

　　4．4改進后的成果

　　(1)骨料的針片狀含量得到了有效的控制，達到了骨料針片狀含量<10％的要求，工藝改進前后對比試驗數據如表1所列。

人工砂石料工藝改進前后各級骨料針片狀含量情況

　　(2)工藝改進后骨料針片狀含量的有效改善大大提高了骨料的篩透率，使得骨料的超遜徑含量也可以得到更好的控制。

　　(3)由于中、小石粒形得到了有效的控制，中、細碎設備可以比較靈活的開啟，從而也有效地解決了在保證產品質量的前提條件下系統級配的調整問題。

　　4．5工藝調整后存在的問題及分析

　　4．5．1 工藝調整后存在的問題

　　系統新增整形車間后，粗骨料的粒形得到了有效的改善，并且針對小石中徑含量偏高的問題將主篩底層篩網由原來的8 mm更換為6 mm。工藝調整前后骨料中徑篩余檢測數據如表2所列。

       
工藝調整前后骨料中徑篩余檢測數據

　　由表2中數據可知，在系統增設整形車間及更換主篩底層篩網后，小石中徑篩余含量趨于穩定，且合格率大幅度提高，中石及特大石中徑篩余含量反而進一步降低。分析影響骨料中徑篩余含量的原因如下。

　　(1)特大石中徑篩余含量與新增整形車間無關，而是與料源直接有關。

　　(2)破碎機的不同破碎開口決定不同的破碎比，可能細碎車間破碎機的開口更容易破碎出10—20 mm粒徑的石塊。

　　(3)當中小石全部進入超細碎車間整形時，檢測到骨料中徑篩余含量在整形前后的變化如表3所列。

         
骨料中徑篩余含量在整形前后的變化

　　由表3中數據可知，立軸破碎機不僅對中小石有較好的整形效果，還具有一定的破碎效果。所以新增整形車間后骨料粒徑更好，更容易被篩透，且中石中徑篩余含量也將進一步降低。

　　4．5．2針對中徑篩余含量采取的整改措施根據分析，制定了整改措施如下。

　　(1)更換預篩車間篩網。預篩車間分為上下兩層振動篩。上層篩為2YKRH2060，原篩網設置為：上層篩網為150 mm，下層篩網設置為87 mm。下層篩為2YKR2060，原篩網設置為：上層篩網為42 mm，中層篩網為22．5 mm、13 mm。為了有效地調整骨料的中徑含量，將篩網調整如下：上層篩2YKRH2060，上層篩網為135 mm(控制特大石超徑)，下層篩網設置為90 mm。下層篩2YKR2060，上層篩網為65 mm、50 mm，下層篩網為40 mm、13 mm。這樣，50—90 mm粒徑的骨料進人中碎車間，40～65 mm粒徑的骨料進入細碎車間，因增大了進料粒徑，在破碎比一定的情況下，經中細碎車間進一步破碎后的骨料粒徑也將進一步增大，有可能提高中小石中徑篩余含量。

　　(2)在更換預篩篩網后，找到最合適的中細碎破碎機排礦口徑。試驗數據如表4所列。

       
最合適的中細碎破碎機排礦口徑

　　從表4中數據已知當中碎破碎機開口為52 mm，細碎破碎機開口為20 mm時，骨料中徑篩余含量百分率最好。因此在新增整形車間后，通過更換篩網和調整中細碎車間破碎機的排礦口徑，可以有效地改善骨料的中徑篩余含量。

　　4．6 系統整改后的生產情況

　　系統整改后，骨料質量大幅度提高，均滿足了相關的質量要求。統計2009年5月26日～6月25日系統生產數據如表5所列。

　　4．7整改后存在的問題

　　由于系統新增設了2臺立軸破碎機，其生產時導致棄料大幅度增加，進而增大了系統的運行成本。

　　(1)本系統選用了合理的工藝流程設計與先進的破碎設備，骨料質量與生產能力滿足合同要求且級配的靈活調整均驗證了系統設計的正確性。但是對于高標準質量要求的系統，其工藝流程設計與破碎設備還應具體斟酌。

　　(2)由系統的針片狀含量控制措施可知，人工粗骨料的針片狀含量與料源特性及設備選型緊密相關。據經驗，反擊式破碎機生產的粗骨料粒形好，針片狀含量低。可采用反擊式破碎機作為中、細碎車間的整形設備進行研究，雖然巖石硬度大會增大設備的維修成本，但可能省掉整形工藝且骨料質量得到保證。

　　(3)由試驗可知，在對硬巖進行破碎時，由于巖石的抗壓強度大，破碎時極易產生針片狀顆粒，且破碎設備的破碎整形效果表現為粗碎的針片狀含量大于中碎，中碎的針片狀含量大于細碎，說明破碎比越大，針片狀含量越大。且同一破碎段的破碎效果表現為對同級骨料具有整形效果，破碎出的下級骨料針片狀含量均顯著增加。可供以后類似系統的工藝設計借鑒。

　　(4)工程利用料爆破施工時應選用合理的爆破參數以盡可能的減少對料源的損壞。