牛欄口水電站石料場開采規劃設計

孫中國，薛 強

（1.遼寧省寬甸滿族自治縣庫區移民開發服務中心，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，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的第五級工程，為徑流式電站，工程以發電為主，兼顧養殖及旅游等多種功能。樞紐由攔河壩、引水系統和廠區系統三部分組成。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、東兩側均為基巖裸露的陡崖，西側為一切割不深的沖溝，臨溝側山體坡度約15°，現為耕地。

該料場料源豐富，距壩址近，料場產地面積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。石料場產地特性見表1。

表1 產地特性一覽表

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。根據地勘成果，經計算，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，根據地形條件，上部交通道路可利用595.00 m 高程現有公路，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要求，平臺寬度過小影響運轉作業，過大則會增加覆蓋層剝離量，增加工程費用。根據工程經驗，為滿足石料裝運作業要求，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，根據地勘資料，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。

經計算，工程最小工作平臺寬度B=16.0 m。考慮到開采使用的機械設備尺寸、運轉半徑等因素，經綜合分析后，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或幾個循環爆破，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或幾個循環爆破開采組成，每次循環的主要內容為：修整至工作平臺的運輸道路，修整工作平臺，鉆孔、裝藥、爆破、運輸等，其中修路及修整工作平臺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，運輸石料可連續進行，因此，每次循環為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場。采用分區、分層開采，分區爆破的每個爆破區段長度為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。垂直分層根據征地范圍內有用層的具體情況，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）調整爆破參數及爆破方式。石料開采時，超徑塊石的發生率除了與巖石的硬度及巖層節理裂隙等料場自然地質條件有關外，還與巖石爆破參數及起爆方式有關，根據超徑石的發生率及巖性的變化，應隨時調整爆破參數及爆破方式以減小超徑塊石的發生率。實施時，應通過現場爆破試驗來確定合理的爆破參數，適時調整爆破方式，降低大塊石發生率。

2）超徑石料現場解小。通過調整爆破參數、起爆方式等措施雖能減少超徑塊石的發生率，但不能杜絕其出現，因此應對實際爆破產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 施工技術措施

1）制定嚴格的爆破作業制度（尤其是對裝藥量的控制），設立專職的安全檢查人員，一切爆破作業應經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）根據石料的應用性質，調整爆破參數，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生影響。

3.7 環保措施

3.7.1 環境保護

石料開采過程中會對料場周圍環境造成較大影響，如料場公路及開采區范圍內植被的破壞，施工中產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應采取灑水等措施降低施工中產生的粉塵，并應加強施工現場管理，最大程度地減少施工對周邊環境的影響。

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及混凝土拌和系統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合水電站的施工總進度，根據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 結論

該石料場開采規劃內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，施工技術措施，環保措施，施工進度等，并結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。