牛欄口水電站石料場開采規(guī)劃設計

孫中國，薛 強

（1.遼寧省寬甸滿族自治縣庫區(qū)移民開發(fā)服務中心，遼寧寬甸縣118200；2.中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林長春130021）

牛欄口水電站位于重慶市石柱縣境內(nèi)，壩址處在龍河中下游，壩址距石柱縣城11.0 km，廠址距石柱縣城18.0 km，交通條件便利。該水電站是龍河梯級開發(fā)的第五級工程，為徑流式電站，工程以發(fā)電為主，兼顧養(yǎng)殖及旅游等多種功能。樞紐由攔河壩、引水系統(tǒng)和廠區(qū)系統(tǒng)三部分組成。水庫正常蓄水位517.00 m，死水位515.00 m，庫容397.50×104m3，攔河壩最大壩高19.8 m，裝機2 臺，總裝機容量20 MW。

1 石料場概況

大學堂石料場位于壩址上游約1.5 km 處的左岸，開采石料主要用于生產(chǎn)混凝土粗細骨料及塊石填筑。料場分布高程590.00～650.00 m。地貌上為一北西向山脊，北、東兩側(cè)均為基巖裸露的陡崖，西側(cè)為一切割不深的沖溝，臨溝側(cè)山體坡度約15°，現(xiàn)為耕地。

該料場料源豐富，距壩址近，料場產(chǎn)地面積1.20×104m2，表部覆蓋層厚1.00 m。下伏基巖上部為J 層長石砂巖，厚13.00～19.00 m；下部為J 層長石石英砂巖，厚14.00 ～18.00 m。初設階段勘探范圍大，儲量61.10×104m3，由于技施階段開采量減小，縮小范圍后石料儲量14.89×104m3，可滿足工程需要。

長石砂巖強風化層厚1.50～6.25 m，弱風化層厚4.00～12.00 m，巖石飽和抗壓強度為77.0 kPa，軟化系數(shù)0.82，密度為24.93 kN/m3。長石石英砂巖的飽和抗壓強度為83.8 MPa，軟化系數(shù)0.83，密度為25.50 kN/m3。不含活性成分，各項試驗指標均符合技術(shù)要求。設計建議采用微風化～新鮮巖石作為料場的可采料源。石料場產(chǎn)地特性見表1。

表1 產(chǎn)地特性一覽表

2 石料需要量及料源要求

該工程石料開采主要用于混凝土粗骨料、制砂的破碎原石以及塊石料。根據(jù)地勘成果，經(jīng)計算，工程共需開采石料11.32×104m3，石料場日高峰開采強度為340 m3/d。

開采石料應滿足的要求：微風化巖石～新鮮巖石，飽和抗壓強度大于40.0 MPa，軟化系數(shù)不小于0.60，凍融損失率小于1%，干密度大于2.40 t/m3，石料粒徑要求不大于50 cm。

3 石料場開采規(guī)劃

3.1 料場開采施工道路

石料場開采首先需對上部覆蓋層進行剝離，根據(jù)地形條件，上部交通道路可利用595.00 m 高程現(xiàn)有公路，由工程棄渣堆成S 型道路通至料場上部。開采不同高程平臺之間的交通，利用S 型道路分別引接。

3.2 臺階高度、寬度、長度的選擇

3.2.1 高度

受牛欄口工程骨料加工系統(tǒng)粗碎設備的限制，塊石粒徑不能大于50 cm。若孔深過大，孔斜難以控制，要求的粒徑保證性降低，故分層開采的厚度不宜過大。大學堂料場開采區(qū)高差約35.00 m，料場有用層平均厚度為14.00 m，考慮日需用量強度，開挖臺階高度取7.00 m。

3.2.2 寬度

根據(jù)選定的開挖臺階高度及日高峰開采強度，確定每一次爆破臺階的寬度為7.00 m。

3.2.3 長度

一般料場每次爆破石料的方量不宜少于5～10 d的需用量，該工程開采時取一次爆破為5 d的需用量為1 700 m3/d，考慮各種損失后一次爆破的石料量為2 125 m3。采用50.00 m為一爆破長度，可滿足要求。

3.3 工作平臺寬度的選擇

工作平臺寬度應適應施工作業(yè)要求，平臺寬度過小影響運轉(zhuǎn)作業(yè)，過大則會增加覆蓋層剝離量，增加工程費用。根據(jù)工程經(jīng)驗，為滿足石料裝運作業(yè)要求，臺階爆破工作平臺寬度一般為20.00～35.00 m，并且工作平臺在可能的情況下，應盡可能取小值，增加梯段作業(yè)的效率。工作平臺寬度采用的計算公式：

式中：B——最小工作平臺寬度，m；L ——爆堆寬度，m，與巖石強度有關(guān)，根據(jù)地勘資料，石料飽合抗壓平均強度為69.30 MPa，巖石為硬砂巖，L=1.5～2.4 倍的臺階高度，取2 倍；A——爆破進尺，m；S——道路寬度，m；D——安全距離，m。

經(jīng)計算，工程最小工作平臺寬度B=16.0 m?？紤]到開采使用的機械設備尺寸、運轉(zhuǎn)半徑等因素，經(jīng)綜合分析后，平臺寬度取20.0 m。

3.4 料場開采施工方法

3.4.1 開采程序

料場的開采是按一個循環(huán)或幾個循環(huán)爆破，料場采用上下分層，由上而下逐層開采的施工方式。每一層的開采按一個循環(huán)或幾個循環(huán)爆破開采組成，每次循環(huán)的主要內(nèi)容為：修整至工作平臺的運輸?shù)缆?，修整工作平臺，鉆孔、裝藥、爆破、運輸?shù)龋渲行蘼芳靶拚ぷ髌脚_應在不影響其它工序的條件下進行，鉆孔時間為1 d，裝藥、爆破為4 h，除爆破時，運輸石料可連續(xù)進行，因此，每次循環(huán)為5 d。實際開采施工時，還應充分考慮各時段的石料用量，且應保證一定量的儲備。

3.4.2 開采施工方法

無用層開挖：上部覆蓋層采用132 kW 推土機推集，3 m3裝載機裝20 t 自卸汽車運往棄渣場；無用層開挖的強風化、弱風化巖石采用手風鉆和潛孔鉆鉆孔爆破，132 kW 推土機清除、集堆，3 m3裝載機裝20 t 自卸汽車運往棄渣場。

有用層石料開采：采用深孔毫秒微差擠壓梯段爆破，每次標準爆破寬度為7.00 m，爆落的石渣采用3 m3裝載機裝20 t 自卸汽車直接運往施工現(xiàn)場。采用分區(qū)、分層開采，分區(qū)爆破的每個爆破區(qū)段長度為50.00 m，鉆孔、裝藥、爆破和運輸工序除爆破時間外可平行進行。垂直分層根據(jù)征地范圍內(nèi)有用層的具體情況，分為2～4 層，每層高度為7.00 m。爆破寬度采用7.0 m。

3.4.3 超徑塊石的處理

每次爆破難免產(chǎn)生超徑塊石，需對其進行相應處理，設計采取如下措施對超徑塊石進行處理：

1）調(diào)整爆破參數(shù)及爆破方式。石料開采時，超徑塊石的發(fā)生率除了與巖石的硬度及巖層節(jié)理裂隙等料場自然地質(zhì)條件有關(guān)外，還與巖石爆破參數(shù)及起爆方式有關(guān)，根據(jù)超徑石的發(fā)生率及巖性的變化，應隨時調(diào)整爆破參數(shù)及爆破方式以減小超徑塊石的發(fā)生率。實施時，應通過現(xiàn)場爆破試驗來確定合理的爆破參數(shù)，適時調(diào)整爆破方式，降低大塊石發(fā)生率。

2）超徑石料現(xiàn)場解小。通過調(diào)整爆破參數(shù)、起爆方式等措施雖能減少超徑塊石的發(fā)生率，但不能杜絕其出現(xiàn)，因此應對實際爆破產(chǎn)生的超徑塊石用手風鉆機進行解小。

3.5 風、水、電設施

施工供風，根據(jù)料場開采強度計算確定配備2臺空壓機，每臺額定排風量20 m3/min；施工用水主要為鉆孔機械空壓機及裝載機械用水，由壩下左岸水泵房供應；施工供電由料場附近的變壓器端口接引。

3.6 施工技術(shù)措施

1）制定嚴格的爆破作業(yè)制度（尤其是對裝藥量的控制），設立專職的安全檢查人員，一切爆破作業(yè)應經(jīng)安檢人員檢查后方可爆破。

2）加強對爆破材料的保管，防止丟失。

3）科學組織施工，對料場的有用層、無用層、覆蓋層等都應做到有序堆放，施工中應注意避免混料。

4）根據(jù)石料的應用性質(zhì)，調(diào)整爆破參數(shù)，提高料場開采的獲得率。

5）采取預防措施，避免對料場周圍的住戶產(chǎn)生影響。

3.7 環(huán)保措施

3.7.1 環(huán)境保護

石料開采過程中會對料場周圍環(huán)境造成較大影響，如料場公路及開采區(qū)范圍內(nèi)植被的破壞，施工中產(chǎn)生的飛石及噪音對周圍動物的影響，各種施工機械在施工過程產(chǎn)生的廢氣及噪音對周圍居民的影響等。因此，在施工中應按規(guī)范、標準采取有效措施減少噪音及飛石等對周邊的影響，對施工道路和爆破影響區(qū)應采取灑水等措施降低施工中產(chǎn)生的粉塵，并應加強施工現(xiàn)場管理，最大程度地減少施工對周邊環(huán)境的影響。

3.7.2 水土保持

場開采完成后，需對開挖面及擾動區(qū)進行處理，并及時恢復植被。首先對開挖面進行平整，并在底部開挖排水溝，以利于雨水排除，再回填0.50～0.80 m厚的腐殖土后恢復植被。對臨時道路及其邊坡等擾動區(qū)進行平整，再回填0.50～0.80 m厚的腐殖土后恢復植被。

3.8 施工進度

為保證主體工程施工，在骨料加工及混凝土拌和系統(tǒng)形成前及塊石料填筑前，料場必須具備石料開采條件。因此，需完成骨料加工系統(tǒng)及混凝土拌和系統(tǒng)至料場主干道路的施工，通往石料場道路的施工，完成料場上部覆蓋層的剝離等等。石料場的開采還應結(jié)合水電站的施工總進度，根據(jù)不同時段的開采強度要求，合理確定開采量、存料量，以保證工程的順利實施。

4 結(jié)論

該石料場開采規(guī)劃內(nèi)容包含施工道路的布置，臺階高度、寬度、長度的選擇，工作平臺寬度的選擇，料場開采程序、施工方法、超徑塊石的處理，風、水、電設施，施工技術(shù)措施，環(huán)保措施，施工進度等，并結(jié)合了工程要求及料場特點，綜合全面的對石料場進行了開采規(guī)劃設計，有效地指導了工程施工，保證了該水電站工程石料料源的供應。