【摘要】 工程地質情況在人工砂石骨料生產質量控制上取到決定性的作用。在掌握機械設備的性能同時，對工程地質情況有詳細的了解后，在生產過程中不斷調整、控制及小改小革活動，可以使人工砂石骨料品質保持長期的穩(wěn)定。同時也能在巖性的不斷研究中，找出成本控制、環(huán)保工程的重點。

【關鍵詞】 工程地質情況 砂石骨料 質量控制

Abstract : The engineering geology of Aggregate production in quality control of access to the decisive role. Control the perfor-mance of mechanical equipment in the same time， a detailed geological understanding of the situation， the continuously adjusted during the production process， control and been piecemeal reform activities， the quality of Aggregate can maintain long-term stability. While also continuing studies in the lithology， identify cost control， environmental enginee-ring focus.

Key words: engineering geology; gravel aggregate; quality control

小灣水電工程左岸砂石加工系統(tǒng)孔雀溝石料采場出露兩種巖性，角閃斜長片麻巖和黑云花崗片麻巖。隨著石料采場開采大面降至EL.1350m后，料場瓦斜路溝至2#豎井之間突然大面積出露角閃斜長片麻巖，引起了人工砂石骨料細骨料石粉含量、細度模數(shù)的生產質量產生較大的波動，在進行了深入的研究和跟蹤試驗檢測，局部對人工砂石加工系統(tǒng)進行小改小革活動，生產組合的微調，使得砂石生產質量得到了有效的控制。而工程地質研究對砂石骨料加工質量控制、成本控制及人工砂石加工系統(tǒng)環(huán)保工作的影響，不得不引起高度的重視，在砂石加工系統(tǒng)設計中進行充分的考慮。

1.工程概況

左岸砂石加工系統(tǒng)由孔雀溝石料場和砂石加工系統(tǒng)組成。

孔雀溝石料場料區(qū)位于壩址左岸下游1.4km～1.8km處，分布高程EL.1200m～EL.1700m，料場面積約0.45km2。

左岸砂石加工系統(tǒng)布置在⑥號山梁至瓦斜路溝之間，向上游接左岸壩頂公路，向下游接孔雀溝石料場Ⅲ料區(qū)，高程范圍EL.1245m～EL.1380m，砂石料加工系統(tǒng)進料平臺高程EL.1380m。

左岸砂石料加工系統(tǒng)承擔全部雙曲拱壩混凝土和部分水墊塘、壩肩處理混凝土所需砂石料的生產任務.混凝土總量855.53×104m3，其中大壩混凝土838.2×104m3，水墊塘混凝土4.2×104m3，壩肩處理混凝土13.13×104m3。

2.砂石加工工藝

砂石加工系統(tǒng)布置于壩軸線下游左岸，瓦斜路溝上游側，EL.1245m～EL.1380m高程之間。加工系統(tǒng)成立體布置，主要由粗碎車間、預篩分中碎車間、細碎車間、篩分車間、制砂車間、半成品堆場、成品料倉、膠帶機輸送系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)及其他配套工程組成，總占地面積4.2萬平方米，其中地上有效面積2.5萬平方米;兩個粗碎車間、半成品運輸膠帶機、10個成品料倉和成品供料系統(tǒng)均布置于地下，地下總面積1.7萬平方米。

左岸砂石加工系統(tǒng)是一條獨立的原材料生產線，由料源開采控制、人工砂石生產控制、存儲、銷售四個環(huán)節(jié)組成。其生產工藝為:料源供應→粗碎生產→預篩分車間→中、細碎→篩分車間→制砂車間→檢查篩分車間→石粉回收車間→成品料倉→D系統(tǒng)(膠帶機運輸系統(tǒng))。將生產工藝分為四段破碎，其中粗碎、中碎車間為開路，細碎及制砂車間均設閉路循環(huán)生產調節(jié)，設置洗石機的除泥工藝，增加石粉回收車間，以調節(jié)砂中石粉含量。

左岸砂石加工系統(tǒng)是半自動化的砂石加工系統(tǒng)。在試運行階段，進行了相應的生產能力試驗，從各種設備的開口進行了研究，確保各粒徑粗骨料的生產產量滿足設計要求，使粗骨料的質量控制主要集中在篩網的完好率上;同時試運行階段還對細骨料的生產組合進行了研究，提出符合要求的生產組合，為后期過程控制及改造提供了充分的依據。

3.工程地質對砂石加工影響

3.1巖性影響

孔雀溝石料采場巖性復雜，料源巖性主要是黑云花崗片麻巖及角閃斜長片麻巖。其中黑云花崗片麻巖為中粒鱗片粒狀變晶結構，其主要礦物為石英、長石及少量黑云母、磁鐵礦;角閃斜長片麻巖為中細粒鱗片狀變晶結構，主要礦物成分為斜長石、角閃石及少量黑云母。

從礦物巖石學的角度分析，巖石中石英含量少于20%的不叫花崗巖，暗色礦物(鐵鎂質礦物)的最大含量大約為20%，同時SiO2的含量大于60%。因石英的抗壓強度高、堅硬、抗風化能力強，所以角閃斜長片麻巖較黑云花崗片麻巖的抗風化能力差，且在生產破碎或研磨過程中，其極易產生大量的石粉，造成細骨料生產過程中石粉含量的控制變難。同時按變晶礦物顆粒的絕對大小劃分，中粒變晶結構主要礦物顆粒的平均直徑為3~1mm，細粒變晶結構主要礦物顆粒的平均直徑<1mm;而角閃斜長片麻巖中云母含量又較多，斜長石基本為細粒變晶，結合以上兩點，角閃斜長片麻巖在制砂閉合環(huán)節(jié)過程中受棒磨機、巴馬克等設備的工作模式影響下極易產生大量的石粉，而且過多的石粉會造成砂石骨料生產過程中環(huán)保工作更加的困難，增加不必要的生產成本。

無論是黑云花崗片麻巖還是角閃斜長片麻巖都是片麻構造，片麻狀構造又稱為片理構造，片理構造是由于巖石中片狀、板狀和柱狀礦物在定向壓力的作用下重結晶，垂直壓力方向平行排列而形成的，順著平行排列的面，可以把巖石劈成一片一片的小型構造排列。片理構造的形成，往往不止一次、一個過程就終結。巖石的變形作用和重結晶作用經常反復交叉進行，晚生成的片理切割早生產的片理的現(xiàn)象是屢見不鮮的。片理狀構造的巖石在復擺顎式破碎機顎板的\"豎向\"咬力作用下，許多巖石會順著片理面被破碎成針片狀，小灣骨料加工技術要求，粗骨料針片狀含量≤15%，這樣對現(xiàn)場生產質量控制要求變高。

同時兩種巖石的比重、孔隙率、云母含量的不同，造成加工后骨料粒型都存在差異，影響混凝土配合比。

在孔雀溝石料采場料區(qū)內還伴生有片巖，雖然片巖的厚度不大，最厚處可達到2m，但是片巖為軟化巖體，在有用料與無用料劃分中被劃為無用料，其在爆破過程中，極易被破碎成粉，剔除較難，影響著砂石生產質量。

3.2構造影響

孔雀溝石料采場工程地質條件復雜，發(fā)育有Ⅲ級斷層F42、F4、f42，同時出露一條寬約40m~60m的G1擠壓帶，Ⅳ、Ⅴ級結構面豐富，有時集群發(fā)育，而這些結構面都不同程度的風化，片巖發(fā)育、節(jié)理泥膜富集，在人工開采爆破過程中，都容易破碎成粉狀，剔除較難。造成了粗碎生產過程揚塵大，半成品含泥量高，因此在篩分車間生產時，需要大量的清水清洗，保證粗骨料表面的干凈。而這樣造成了砂石生產系統(tǒng)清排的水體中含有大量的泥粉，這些水體若直接排入江中，經緩慢沉淀，在河岸匯集，造成污染。

另外構造產生的影響就是石料采場爆破巖石的大塊率居高，造成料源供應緩慢，而砂石生產的可持續(xù)性嚴重制約著砂石生產質量，對此如何通過研究巖體構造情況安排爆破設計，盡可能的降低大塊石含量，提高半成品生產效率，保證生產的可持續(xù)性成為料源供應的主要控制問題。

4.質量控制措施

4.1料源質量控制

為了確保人工砂石骨料質量，我們在生產過程中不斷的研究，針對料場復雜地質條件下，總結出了一套較為完善的料源質量控制手段:

4.1.1巖性搭配控制

孔雀溝石料采場發(fā)育兩種巖性，角閃斜長片麻巖及黑云花崗片麻巖，按照《孔雀溝石料采場及骨料加工技術要求》，控制角閃斜長片麻巖所占比例不超過開采總量的50%，混合骨料的表觀密度應≤2.75g/cm3的要求。

我們根據石料采場的工程地質特點，對母巖的質量控制主要集中在開采規(guī)劃上。每進行一個開采大面爆破前，先進行目辨兩種巖性的分布區(qū)域，然后測量放點放樣進行大略收方，計算兩種巖性的比例。核算完兩種巖性的總體比例后，召開相關的會議制定詳細的爆破設計編制，確保爆破順序為先爆破黑云花崗片麻巖區(qū)，進行緩慢開采，然后爆破角閃斜長片麻巖區(qū)，執(zhí)行搭配開采，搭配采用車載比例控制，嚴格控制黑云花崗片麻巖與角閃斜長片麻巖的比例為6:4。對車載比例的控制，我們安排了專職質檢人員在開采點、粗碎口進行跟蹤檢查、統(tǒng)計，建立單獨的臺帳記錄每天的情況;而且在砂石骨料加工過程中，不定時隨機對特大石、大石、中石采樣試驗，如出現(xiàn)角閃斜長片麻巖偏多的情況時，馬上通知開采點質檢人員進行調整，發(fā)揮試驗數(shù)據指導現(xiàn)場生產的作用。

4.1.2母巖質量控制

孔雀溝石料采場工程地質條件，節(jié)理裂隙發(fā)育，片巖發(fā)育。在開采大面的外埂區(qū)域巖體風化嚴重，G1擠壓帶及外埂區(qū)域巖體表面銹蝕嚴重，母巖的篩選困難。

因此在進行每一個大面的開采規(guī)劃前，質檢人員在現(xiàn)場隨機采取母巖送檢，對母巖的干抗壓強度、濕抗壓強度及軟化系數(shù)進行試驗檢測，大體規(guī)劃出有用料與無用料的劃分區(qū)域;同時對上一開采大面的具體地質情況進行研究分析，判斷出強風化帶、軟弱夾層帶及含泥量高的區(qū)域，對該些區(qū)域采用槽挖的形式首先剔除，盡可能降低料源的含泥量。對于某些含泥量高的料子，我們將其運至渣場利用自然分選的方式，然后回采分離出來的有用料，避免浪費，盡可能的保證了料源的充足。

4.2粗骨料質量控制

石料采場地質構造復雜，巖石又屬于片理構造，對粗骨料生產的超徑、針片狀質量指標產生一定的影響。在生產過程中，我們研究主要通過各種設備的開口進行控制，同時將各種篩網振幅、振率進行相應的調整。同時在生產過程中對篩網我們及時檢查，對已破損的篩網進行更換。

經過不斷的檢查和控制，使左砂粗骨料生產質量得到有效的控制，小石(20mm~5mm)、中石(40mm~20mm)、大石(80mm~40mm)、特大石(150mm~80mm)超徑合格率達到95%以上，針片狀自檢合格率達到100%。

4.3細骨料質量控制

由于石料采場兩種巖性生產過程產生的石粉量不同，試運行期間發(fā)現(xiàn)干法生產石粉量多，遠遠超出小灣技術要求，不得不進行工藝調整;而后期經過四年的高強度生產，過程檢查維修工作又不到位，引起設備的生產能力下降，細骨料石粉回收量波動大，我們采取對局部進行小改小革活動，盡極大的努力穩(wěn)定細骨料生產品質。

4.3.1干法改濕法生產

按照投標時的工藝設計，巴馬克、棒磨機制砂采用干法生產，但是由于石料采場巖性多樣，巖石內長石豐富，特別是角閃斜長片麻巖中以斜長石為主要成分，而長石在巴馬克的沖擊破碎下或棒磨機的研磨、骨料的互相撞擊作用下，容易產生許多石粉，石粉含量平均達到25.9%。按照小灣《孔雀溝石料開采及骨料加工技術要求》石粉含量控制在12%~17%左右，平均控制在14%左右為最佳。

明顯干法生產石粉含量偏高，在經過一系列是實驗，決定棒磨機采用濕法生產，巴馬克采用干法生產，但在篩分過程中采用便噴水邊篩分的方式來生產，利用水體將石粉從砂中分離掉大部分。水洗后，巴馬克與棒磨機生產的混合砂石粉含量卻偏向控制下限，有時低于下限，對此在砂石生產工藝設計時，加入螺旋洗砂機水洗回收石粉作為搭配，確保人工砂石石粉含量滿足設計要求，并保證砂石品質長期穩(wěn)定。但是干法改濕法生產后，卻使砂子中的含水率偏高，而小灣成品砂石采用料倉的模式存儲，受地質條件限制，成品骨料運輸由地下系統(tǒng)長距離輸送，使得砂子的脫水變得困難，且倉內砂子受毛細水效應影響，正常情況下，脫水12天以后砂子內的含水量下降的變化就變得更加困難，因此造成左砂砂含水率波動大，含水率控制困難。

4.3.2石粉回收車間小改小革

小灣大壩澆筑強度高、持續(xù)時間長，對成品砂的需求量大。為保證砂含水量滿足設計要求，生產時采用滿倉生產的料位預警措施，六個成品砂倉，一倉放料、四倉脫水、一倉進料，保證單倉脫水時間達到12天以上，盡可能的降低砂中的含水量。但是高強度的生產，持續(xù)時間又長，外加巖石強度高，引起棒磨機在后期的生產中經常要停機維修，棒磨機筒體嚴重開裂損壞，降低了棒磨機的制砂能力，造成砂品質波動，特別是石粉含量的波動最為突出。

因此我們將整個制砂閉合環(huán)節(jié)進行了研究，分析如何進行局部小改小革確保混合砂的石粉含量滿足設計要求。通過對整個環(huán)路進行試驗、研究，我們發(fā)現(xiàn)棒磨機、巴馬克生產砂篩分時用水量大，大量的石粉被水體帶走白白流失，同時造成水體凈化困難。如果該部分水體匯集，利用石粉回收車間回收，可以提高石粉回收量。

一致通過假設后，我們將一臺水處理池改造成棒磨機、巴馬克生產水溶液的存儲池，同時在池內安裝一臺抽水泵將存儲池與石粉回收車間相連形成局部閉合系統(tǒng)，確保棒磨機、巴馬克的生產水溶液能循環(huán)利用，提高石粉回收量。而同時考慮到水溶液的濃度問題，在研究后要求生產工區(qū)在生產過程中降低巴馬克、棒磨機的用水量，提高水溶液濃度。該項改造確實改變了石粉的回收量，對細骨料的級配檢測試驗滿足設計要求，為優(yōu)良人工砂。

接下來的問題是，本身石料采場兩種巖石在研磨后產生的石粉量就很大，只是設備老化引起石粉含量偏下限，而小改小革后回收的石粉在試驗初期控制不當，反而引起石粉含量偏高的問題出現(xiàn)。對此我們研究了脫水篩上的石粉厚度應該達到多少時，石粉回收量才能滿足要求?經過試驗數(shù)據反應，脫水篩上的石粉厚度達到10cm～12cm厚，混合砂中的石粉含量可以滿足設計要求。經過討論，提出相關的管理措施為開機前1~2小時內，石粉回收池內底閥關閉;管理人員根據水溶液的濃度及脫水篩網上石粉厚度適當打開底閥，保證抽水泵不堵，同時也平穩(wěn)、均勻的回收石粉。

4.3.3生產組合控制

左岸砂石加工系統(tǒng)是半自動化的砂石加工系統(tǒng)，在試運行期間針對設備的各項性能指標，粗骨料的各項技術指標主要是通過各種破碎機的開口及保證篩網的完好率進行控制。生產組合主要是針對細骨料加工而言，在保證半成品供料充足的情況下，細骨料的主要生產組合采用:

(1)二臺MBZ2136棒磨機+二臺B9100立軸式破碎機+一臺200NG43III砂泵(石粉回收裝置)+一臺脫水篩聯(lián)動運行(石粉回收車間);

(2)二臺MBZ2136棒磨機+二臺B9100立軸式破碎機(巴馬克)+二臺200NG43III砂泵+三組2YKR2460振動篩聯(lián)動運行(篩分樓)+一臺脫水篩聯(lián)動運行(石粉回收車間);

(3)三臺MBZ2136棒磨機+三臺B9100立軸式破碎機(巴馬克)+二臺砂泵+四組2YKR2460振動篩聯(lián)動運行(篩分樓)+一臺脫水篩聯(lián)動運行(石粉回收車間)。

嚴格按照生產開機組合進行控制，保證開機40min后脫水篩上的石粉厚度達到10cm左右，使砂的品質滿足設計要求。

4.4過程跟蹤控制

生產過程中要時刻掌握生產的砂石骨料質量情況，要經常進行試驗抽檢。具體的生產過程試驗檢測頻次為:粗骨料、細骨料每臺班一次，必要時候加密抽檢，期間每2小時巡視1次，所有的檢測數(shù)據第一手報送生產工區(qū)作為指導。

加強各車間之間的聯(lián)系，加強工長對C10、C15、B27皮帶的巡視檢查力度，巡視過程要抓取砂子判斷其品質，及時對砂子的生產情況進行調整。

結論

工程地質情況從本質上影響人工砂石生產質量控制情況，當我們充分對巖石性質，巖體構造進行了解后，再配合設備機械破碎原理，選擇合適的工藝生產技術，確保從源頭上保證人工砂石的整體質量。同時從不斷的工程特點中研究工程地質情況同砂石生產的內在聯(lián)系，完善設備的性質，制訂更加完善的過程設備保修計劃，使人工砂石品質更加的穩(wěn)定、優(yōu)質，從而保證大壩混凝土總體質量，提高工程的整體水平。

另外研究工程地質情況后，我們可以結合現(xiàn)有的砂石生產技術，找出更加合適的、節(jié)約成本的生產模式及環(huán)?？刂妻k法，完善綠化砂石生產的目標。

參考文獻

[1]張有良《最新工程地質手冊》。

[2]姜詩劍，沈松《居甫渡水電站人工砂石加工系統(tǒng)的設計和施工》。

(作者單位:中國水利水電第八有限公司小灣左砂項目部)