雙江口水電站大壩反濾料生產工藝及制備方法淺析

寧占元

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081）

1 工程概況

雙江口水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州馬爾康縣、金川縣境內的大渡河上，為大渡河干流梯級水電開發(fā)的上游控制性水庫工程，壩址位于大渡河上游足木足河（東源）與綽斯甲河（西源）匯合口以下約2km 河段上，壩址距馬爾康縣城約46km，距金川縣城約45km。雙江口水電站是大渡河流域水電梯級開發(fā)的關鍵性工程之一，雙江口水庫為干流上游控制性水庫。堆石壩最大壩高315m，壩址處控制流域面積39330km2，多年平均流量527m3/s。水庫正常蓄水位2500m，對應庫容約27.32 億m3，具有年調節(jié)能力，電站裝機容量2000MW，年發(fā)電量83.41 億kw·h。攔河大壩采用礫石土心墻堆石壩，壩頂高程2510.00m。擋水大壩壩體共分為防滲體、反濾層、過渡層和壩殼四大區(qū)。其中，心墻上游、下游分別設Ⅰ、Ⅱ兩層反濾料，上游兩層反濾水平厚度各4m，下游兩層反濾水平厚度各6m，上游、下游坡均為1：0.2。上、下游反濾料與壩體堆石之間均設過渡層，過渡層頂高程2504.00m，頂寬10m，上游、下游坡均為1：0.3。心墻下游的壩基與過渡料、堆石料之間設置一層2m 厚的下游反濾排水層。

雙江口大壩飛水巖反濾料加工系統(tǒng)布置在飛水巖料場上游側的飛水巖溝內，需向大壩提供大約221.4 萬m3的反濾料。根據大壩填筑施工高峰期強度，系統(tǒng)設計毛料處理能力500t/h，成品處理能力450t/h。飛水巖反濾料加工系統(tǒng)加工料源來自飛水巖石料場開采料。前期加工石料主要來自泄洪標洞挖料，后期來自飛水巖石料場，巖性主要為微、弱風化或新鮮燕山早期似斑狀黑云鉀長花崗巖，穿插偉晶巖脈、云母等，其飽和抗壓強度平均值為83MPa，平均軟化系統(tǒng)為0.8。系統(tǒng)于2019 年6 月27 日完成建設，2019 年10 月末具備調試條件，2019 年12 月初完成調試并正式投產。

2 反濾料設計指標及要求（反濾料級配表如表1、表2）

2.1 第一層反濾料

（1）最大粒徑應不大于20mm，D15=0.15 ～0.50mm，D85=2.00 ～8.21mm；

（2）小于0.075mm 的顆粒含量應小于5%；

（3）滲透系數應大于2.5×10-4cm/s；

（4）第一層反濾料的填筑相對密度為0.80 ～0.90。

2.2 第二層反濾料

（1）最大粒徑應不大于80mm，D15=1.38 ～3.67mm，D85=10.00 ～26.67mm；

（2）最小粒徑宜不小于0.1mm；

（3）滲透系數應大于1.0×10-2cm/s；

（4）第二層反濾料的填筑相對密度為0.80 ～0.90。

3 反濾料生產工藝流程

表1 第一層反濾料級配表

表2 第二層反濾料級配表

本系統(tǒng)主要承擔大壩填筑料反濾料的生產，反濾料的級配為粒徑60mm 以下的成品骨料，料源為飛水巖石料場開采料，由汽車運輸毛料至系統(tǒng)的粗碎車間進行粗破，系統(tǒng)由粗碎車間、篩分、中細碎、立軸制砂等車間及廢水處理系統(tǒng)等車間組成。根據招標文件要求，采用濕法的工藝。具體流程過程如下：

（1）毛料由飛水巖料場開采，汽車運輸至系統(tǒng)粗碎車間進行破碎成半成品料，經膠帶機運輸至半成品料堆。

（2）半成品料堆堆高15m，容積約0.5 萬m3。半成品料經膠帶機輸送至第一篩車間進行篩分。

（3）第一篩分車間并排設置2 臺2YKR2460H 重型篩、2臺FC-12 螺旋洗砂機。篩孔尺寸分別為60×60mm、5×5mm，經篩分分級后，＞60mm 的骨料全部經膠帶機進入中細碎調節(jié)料倉；＜60mm 的骨料進入超細碎車間；小于5mm 的砂與第二篩分車間分級出的砂一同進入成品料倉堆存。

（4）中細碎車間分別布置2 臺CS430 圓錐破碎機，和1 臺HP300 圓錐破碎機，破碎后的物料再進入第一篩車間篩分，形成閉路循環(huán)。

（5）超細碎（制砂）車間布置有4 臺CV229 立軸沖擊式破碎機。物料為第一篩分車間小于60mm 骨料，經破碎后通過膠帶機運至第二篩分車間篩分。

（6）第二篩分車間設置8 臺3YKR2460 圓振動篩、8 臺FC-15 螺旋洗砂機。篩孔尺寸為20×20mm、5×5mm、3×3mm（篩網根據現場試驗可做適當調整，以滿足質量要求）。經篩分分級后，5 ～20mm 和20 ～60mm 的骨料根據需要進入成品料堆堆存。部分2 ～5mm 經過膠帶機進入成品反濾料砂2 料場。其余大于5mm 和部分3 ～5mm 的物料返回立軸制砂車間破碎；小于5mm 的物料，根據不同砂的級配要求，經脫粉后，進入反濾料砂倉1。第二篩分車間與超細碎（制砂）車間形成閉路循環(huán)。

（7）脫粉車間共布置有1 臺ZKR2460 直線高頻振動篩，主要是根據反濾料中砂的級配要求，達到優(yōu)化細骨料級配的目的。其可以根據成品砂的石粉含量要求進行沖洗脫粉，成品砂經膠帶機輸送至成品料倉堆存。

（8）反濾料摻配前分別取代表性的級配料和砂的試驗樣品測定其振實密度，即在混凝土振動臺振動后的密度。根據密度和理論摻配重量比例，計算級配料和砂料的比例，并通過室內試驗進行驗證。

（9）反濾料的摻配采用地弄內的振動給料機進行，振動給料機在使用過程中，可以調節(jié)激振力來改變和控制流量，因其調節(jié)方便、流量穩(wěn)定、噪音低、耗電小、無沖料現象等特點，經長河壩、兩河口等工地的使用，摻配后的反濾料質量可靠、穩(wěn)定。摻配的反濾料用膠帶機輸送，為防止骨料的分離，反濾料落料高度不大于6m。在摻配的過程中，定期對摻配后的成品料取樣篩分，以復核顆粒級配，含泥量和顆粒形狀。

4 反濾料調試及試生產存在問題及解決措施

根據設計和系統(tǒng)規(guī)劃，反濾料的摻配級配料分為80 ～20mm、20 ～5mm、5 ～2mm、2 ～0.075mm 四種級配料。反濾料系統(tǒng)試生產過程中發(fā)現如下問題及相應解決措施。

（1）5 ～2mm 級配料由于料徑小導致透篩率低，遜徑非常大；在試生產過程中反復試驗，根據試驗數據多次調整該層篩網、篩面沖水量大小及篩面篩分處理能力，最終調節(jié)到滿足質量要求。篩網調節(jié)成2～4mm 的組合篩網，水量調節(jié)到能沖洗干凈（后面還要調整其水量以便沖洗走不滿足要求的粉料（0.075mm 以下粉料），篩子處理能力調整到每臺篩200 左右t/h 處理能力。

（2）2 ～0.075mm 級配料中0.075mm 以下含量大，靠洗砂機和簡單脫水處理不能滿足設計要求；在試生產過程中，發(fā)現由于其料源及母巖巖性等問題，導致生產出的2～0.075mm 級配料粉料超標，且變化大，在生產過程中很難控制，根據以往系統(tǒng)生產經驗，首先，加大水量沖洗，再改變洗砂機運行工況（加大洗砂機傾角，降低其溢流水位）剔除石粉還不滿足的情況下，再利用脫水篩加水沖洗石粉的工藝再次剔除，確保石粉含量滿足質量要求。

（3）各級配料按照理論擬合比例摻配反濾料，摻配控制難度大；反濾料的摻配是在其各個級配料生產合格的基礎上，利用理論擬合比例出的比例的基礎上，再進行現場摻配按照理論擬合比例進行摻配，根據膠帶機的運輸量推算出各個級配的摻和量，再確定給料設備的開口（確定其給料量），再進行各級配的摻和，在摻和過程中，反復取樣進行各級配料的微調，以確保反濾料級配滿足質量要求。這樣大大減少了現場反復試驗摻和比例的過程，且減少人工摻配的隨意性，確保了反濾料的質量。

（4）加大剔除粉料后，廢水處理系統(tǒng)無法滿足，廢水處理難度大；在生產過程中，大量剔除石粉，導致廢水中石粉含量急劇提升，導致整個后續(xù)的廢水處理壓力極大，一度導致經常性的水溝淤積無法正常排水，廢水處理設備停機等問題，為了滿足要求，系統(tǒng)增加大功率渣漿泵、沉淀池等設施確保廢水處理系統(tǒng)的正常運行。

（5）毛料中粉料含量大，且因是前期毛料采用洞挖料其質量變化波動極大，對系統(tǒng)生產質量控制影響極大。系統(tǒng)生產中原材料的穩(wěn)定對系統(tǒng)生產影響極大，但由于該系統(tǒng)利用原料為洞挖料且堆存前期沒有有效控制其質量，導致其質量差且波動大，在生產過程中對二次開采難度極大，為了滿足系統(tǒng)生產，開采時必須通過選料來降低其質量的波動，其難度大且不易保證其質量，故在以后的洞挖料為系統(tǒng)生產毛料時，必須在前期進行質量控制，減少對后續(xù)施工的影響。

5 結語

該系統(tǒng)自2019 年10 月底開始調試，由于系統(tǒng)設計比較合理且調試過程中方法比較得當，系統(tǒng)克服毛料質量變化大等困難，僅一個月左右就調試出合格的反濾料，2019 年12 月初，開始其后續(xù)的反濾料碾壓試驗，在同類反濾料系統(tǒng)中系統(tǒng)調試期短，為雙江電站提前填筑提供了有力的保證。飛水巖反濾料加工系統(tǒng)工藝流程設計合理，且在設備選型、工藝流程及后續(xù)調試等工作中總結出了一些可行的措施，在保證成品物料質量符合相關要求的同時，產能也滿足設計要求。飛水巖反濾料加工系統(tǒng)設計和施工調試運行夠為類似反濾料加工系統(tǒng)工程提供一定經驗和成果借鑒，具有一定的社會效益。