1. 1　砂石系统规划

官地水电站的主体工程是高168 m的碾压混凝土重力坝和跨度为31。1 m .工程混凝土和喷射混凝土总量约472万m 3，成品骨料约1100万吨，其中粗骨料770万吨，细骨料330万吨。成品骨料的最大粒径为80 mm。设计了两套砾石系统，即竹子坝人工砾石系统和罗达人工砾石系统。前期建设的罗达人工砂石系统主要负责左右岸引水隧洞、右岸引水发电系统、消力池等部分的混凝土砂石骨料供应，共生产混凝土和喷射混凝土骨料约107万m3，共生产成品粗细骨料约250万吨；该系统需要满足混凝土的粗细骨料供应需求，月峰值强度约为5万m3；砂石加工系统成品生产能力350 t/h，其中人工砂生产能力120 t/ h，羊毛加工能力约420t/h；材料主要是从地下洞室(如导流洞和地下厂房)中挖掘出来的玄武岩矿渣。该系统由中国水电八局设计施工，于2006年4月投入运行。

官地水电站主体工程设计结构图

1.2材料来源特征

在可行性研究阶段，研究了三种混凝土骨料方案:(1)全玄武岩骨料；(2)将玄武岩粗骨料和石灰岩细骨料结合；(3)全石灰石骨料。但经过深入调查发现，有一层泥灰岩的未固结夹层，约占采石场总厚度的10%，且具有碱活性，且该夹层在大规模开采时无法清除，最终选择了全玄武岩采石场方案。

人工砂石系统主要利用工程洞开挖渣约220万m 3。考虑到不良地质条件和开挖条件，约180万m3开挖渣可用作混凝土骨料，回采率按64%考虑，即实际可利用玄武岩渣约115万m3。前期临建工程混凝土中使用约10万m 3再生渣，剩余105万m3孔渣可由该系统加工生产并用于主体工程。作为骨料来源，弱风化~稍新鲜石渣主要由角砾状块状熔岩、长斑状和杏仁状玄武岩组成。岩石致密坚硬，强度高，最大干抗压强度高达336MPa。最大湿抗压强度为305MPa。

人工砂石系统工程洞渣源物理力学成果表

官地水电站玄武岩强度高于其他水电工程同类岩石，属于超硬岩石。因此，生产合格的人工骨料，尤其是细骨料是非常重要的。在罗达人工砂石系统的工艺设计中，人工制砂工艺的设计是整个砂石系统设计的关键。结合前期项目建设的要求，为了提前研究高强碾压混凝土骨料的生产工艺，业主提前启动了罗达砂石系统的建设。

2砂石加工系统设计及设备选型

2.1流程设计

砂石系统工艺布置见图1。

碎石系统的工艺设计有以下特点:破碎工艺:采用粗碎、中碎、立轴破碎、棒磨机四级破碎设计工艺；根据计算，大石头、中石头、米石头、豆石头和沙子的加工能力为42。1 t/ h，99。5 t/ h，99。5t/ h，11。分别为5 t/ h和167 t/ h。粗碎设计为开路，中碎与一筛形成闭路，细碎与二筛形成闭路，可循环生产，灵活调整各生产级配。在筛分工艺的设计中，采用了第一筛分车间、第二筛分车间、第三筛分车间的三级筛分布置，使大块石、中块石、小块石、豆块石的骨料级配分布合理。碎石破碎系统由破碎车间、半成品仓、第一筛分车间、中碎车间、第二筛分调节仓、第二筛分车间、细碎车间、制砂车间、第三筛分车间、成品仓、成品给料系统、给排水系统、供电系统及相应的辅助设施组成。为了尽量减少石粉损失和水污染，除棒材车间外，本项目采用干法生产设计工艺。

2.2设备选择

不同车间使用不同的破碎机设备和参数

3制砂技术研究

根据玄武岩高强度的特点，对罗达砾石系统制砂的关键技术进行了研究。

3.1制砂过程

由于官地水电站玄武岩具有高强度(最高干抗压强度为336 M Pa)、高功指数和高研磨性(指数Ai = 0。32)，系统的成砂率和成品砂粉含量难以达到设计要求。因此，参考大朝山、溪洛渡、金乔安水电站砂石系统建设经验，在工艺流程计算中，竖井破碎按成砂率25%(一般项目30%以上)计算，并制定相应的筛分破碎工艺及石粉回收装置。主筛分车间设计采用干法生产。筛选车间适当封闭，并配备除尘设施。第二筛分车间的进料胶带机、出料胶带机、筛分仓均设有避雨棚，既能保证生产的顺利进行，又能保护周边环境。骨料入仓前进行冲洗，冲洗水用石粉和水循环使用。制砂设备主要采用棒磨机和立轴破碎机两种联合制砂工艺，既有效降低了制砂成本，又保证了制砂细度模数符合设计要求。

3.2成品砂石粉的含量控制

不同岩石制砂试验表明，经湿法生产、筛选、洗涤、螺旋分级机分级后，石粉含量在6% ~ 10%之间。为了保证成品骨料的石粉含量，系统专门设计了石粉回收车间。从粗骨料成品洗涤及棒磨机制砂车间螺旋分级机废水中取出的石粉，经ZX2200泥浆净化器脱水，含水量为15% ~ 17%，由胶带机送至砂仓。

3.3成品砂细度模数的控制

本系统设计要求成品砂的细度模数为2.4 ~ 2.9。根据立轴破碎机(相似岩石)的实验破碎曲线，产出砂的细度模数约为3。0.因此，罗达砂石系统采用以下技术措施来保证成品砂的细度模数:

(1)用棒磨机生产细度模数小的砂，用于调整成型。

(2)通过调节筛分脱水设备的筛板，控制通过物料的进料量、粒度和用水量。

4成品砂生产性试验

本次生产性试验分为立轴破碎机试验和棒磨机制砂试验。其主要目的是检验各车间的加工能力和各种工况下成品砂石的质量。引水隧洞玄武岩隧洞开挖了约3 000 m 3的材料。为了保证材料来源的纯度，试验前3天系统回收材料中使用了玄武岩。为了减少测试误差，在每个车间、每个工况下进行了3次平行测试，并在胶带机上连续取样，检查整个系统的联动性能良好。试验结果表明:(1)使用B9100立轴冲击破碎机制砂时，玄武岩的成砂率为22。2%，远低于美卓提供的硬石。(2)用棒磨机制砂时，成品砂的细度模数在2。44和2。95，出砂量在19 ~ 35t/h之间，并对成品砂的质量进行了检验。测试设备:一台M BZ2136棒磨机；FG 2 1500螺旋分级机；泥浆净化器。棒磨机试验参数:1号棒磨机给棒量为22 t(额定给棒量为32 t)，给料粒度

5系统运行和运行可靠性要求

5.1系统投产后的运行情况

砾石系统于2006年4月投入运行。该系统投入运行后，许多项目准备期的石灰石原料破碎小砂石加工系统相继取消。由于官地水电站筹建期建设项目较多，砂石需求量极不平衡。截至2007年4月，砂需求量大(主要是由于前期工程中大量的喷射混凝土支护和圬工挡土墙)，而对砾石需求量小，导致系统砂石产量不平衡。成品砂产量最大值约占系统产量的70%，降低了出砂效率。正常工况下系统设计生产能力为120 t/ h，生产两班制，日生产能力为1680 t/ d，月生产率为25 d，因此月生产强度为42 000 t/ m。而施工现场对砂的需求量约为50000 t/ m。因此，2007年4-6月间，工地成品砂的供需矛盾非常突出。

5.2系统制砂的增容改造

由于玄武岩的高强度和研磨性，设备损坏严重(C100固定颚板:每9万吨更换一次；锥形衬套破损:更换一次/11万t材料；断轴抛头:每120 h更换一次；胶合板:换一次/92 h)，设计排列的粗、中、细件都是单机，降低了系统的可靠性和效率。鉴于成品砂需求量大，经过反复研究，于2007年6月增加了一台中碎HP500和一台细碎B9100，并投入运行，大大提高了系统的运行保证率，制砂能力满足现场要求。目前砂石产量和质量稳定，满足官地工程建设要求。

5.3人工砂试验结果

从2006年4月至2007年4月，共随机抽样35组。结果表明，最大细度模数为3。24，最小细度模数为2。平均细度模数为2。88，略高。石粉最大含量为16。8%，最低是9。1%，平均为13。6%.石粉含量正常。对扩能后系统的出砂状况进行了14组抽样检查。抽查结果:细度模数最大为2。95，最小细度模数为2。平均细度模数为2。82.石粉最大含量为16。8%，最低是12。1%，平均为14。3%.出砂整体质量较改造前有所提高，但细度模数仍略高。

可以看出，系统设备改造后，硬质玄武岩制砂质量更加稳定，细度模数和石粉含量基本满足正常混凝土对砂的质量要求。

罗达人工砂石系统的顺利建成投产，极大地缓解了筹建期砂石料与前期建设项目的供需矛盾，也为竹子坝人工砂石系统(处理能力2200 t/ h)的工艺布置、设备选型、设备数量配置、制砂工艺设计等关键环节提供了设计依据和经验。特别是对罗达砂石系统的试验表明，B9100立轴破碎机的出砂率仅为22。为大坝砂石系统(竹子坝砂石系统)中主要破碎设备的选型和数量提供了可靠的依据。同时，粒径小于0。08 mm大于50%，完全可以满足碾压混凝土用砂的要求。由此证明，基于冲击制砂的制砂设备能够满足今后官地大坝碾压混凝土用砂的质量要求。经过一年多的运行和改进，砂石系统达到了预期的设计生产能力，满足了前期项目建设中成品砂石不平衡的需求比例。生产的砾石骨料完全可以满足引水隧洞和引水发电系统工程的需要。