牛栏口水电站石料场开采规划设计

孙中国，薛 强

（1.辽宁省宽甸满族自治县库区移民开发服务中心，辽宁宽甸县118200；2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

牛栏口水电站位于重庆市石柱县境内，坝址处在龙河中下游，坝址距石柱县城11.0 km，厂址距石柱县城18.0 km，交通条件便利。该水电站是龙河梯级开发的第五级工程，为径流式电站，工程以发电为主，兼顾养殖及旅游等多种功能。枢纽由拦河坝、引水系统和厂区系统三部分组成。水库正常蓄水位517.00 m，死水位515.00 m，库容397.50×104m3，拦河坝最大坝高19.8 m，装机2 台，总装机容量20 MW。

1 石料场概况

大学堂石料场位于坝址上游约1.5 km 处的左岸，开采石料主要用于生产混凝土粗细骨料及块石填筑。料场分布高程590.00～650.00 m。地貌上为一北西向山脊，北、东两侧均为基岩裸露的陡崖，西侧为一切割不深的冲沟，临沟侧山体坡度约15°，现为耕地。

该料场料源丰富，距坝址近，料场产地面积1.20×104m2，表部覆盖层厚1.00 m。下伏基岩上部为J 层长石砂岩，厚13.00～19.00 m；下部为J 层长石石英砂岩，厚14.00 ～18.00 m。初设阶段勘探范围大，储量61.10×104m3，由于技施阶段开采量减小，缩小范围后石料储量14.89×104m3，可满足工程需要。

长石砂岩强风化层厚1.50～6.25 m，弱风化层厚4.00～12.00 m，岩石饱和抗压强度为77.0 kPa，软化系数0.82，密度为24.93 kN/m3。长石石英砂岩的饱和抗压强度为83.8 MPa，软化系数0.83，密度为25.50 kN/m3。不含活性成分，各项试验指标均符合技术要求。设计建议采用微风化～新鲜岩石作为料场的可采料源。石料场产地特性见表1。

表1 产地特性一览表

2 石料需要量及料源要求

该工程石料开采主要用于混凝土粗骨料、制砂的破碎原石以及块石料。根据地勘成果，经计算，工程共需开采石料11.32×104m3，石料场日高峰开采强度为340 m3/d。

开采石料应满足的要求：微风化岩石～新鲜岩石，饱和抗压强度大于40.0 MPa，软化系数不小于0.60，冻融损失率小于1%，干密度大于2.40 t/m3，石料粒径要求不大于50 cm。

3 石料场开采规划

3.1 料场开采施工道路

石料场开采首先需对上部覆盖层进行剥离，根据地形条件，上部交通道路可利用595.00 m 高程现有公路，由工程弃渣堆成S 型道路通至料场上部。开采不同高程平台之间的交通，利用S 型道路分别引接。

3.2 台阶高度、宽度、长度的选择

3.2.1 高度

受牛栏口工程骨料加工系统粗碎设备的限制，块石粒径不能大于50 cm。若孔深过大，孔斜难以控制，要求的粒径保证性降低，故分层开采的厚度不宜过大。大学堂料场开采区高差约35.00 m，料场有用层平均厚度为14.00 m，考虑日需用量强度，开挖台阶高度取7.00 m。

3.2.2 宽度

根据选定的开挖台阶高度及日高峰开采强度，确定每一次爆破台阶的宽度为7.00 m。

3.2.3 长度

一般料场每次爆破石料的方量不宜少于5～10 d的需用量，该工程开采时取一次爆破为5 d的需用量为1 700 m3/d，考虑各种损失后一次爆破的石料量为2 125 m3。采用50.00 m为一爆破长度，可满足要求。

3.3 工作平台宽度的选择

工作平台宽度应适应施工作业要求，平台宽度过小影响运转作业，过大则会增加覆盖层剥离量，增加工程费用。根据工程经验，为满足石料装运作业要求，台阶爆破工作平台宽度一般为20.00～35.00 m，并且工作平台在可能的情况下，应尽可能取小值，增加梯段作业的效率。工作平台宽度采用的计算公式：

式中：B——最小工作平台宽度，m；L ——爆堆宽度，m，与岩石强度有关，根据地勘资料，石料饱合抗压平均强度为69.30 MPa，岩石为硬砂岩，L=1.5～2.4 倍的台阶高度，取2 倍；A——爆破进尺，m；S——道路宽度，m；D——安全距离，m。

经计算，工程最小工作平台宽度B=16.0 m。考虑到开采使用的机械设备尺寸、运转半径等因素，经综合分析后，平台宽度取20.0 m。

3.4 料场开采施工方法

3.4.1 开采程序

料场的开采是按一个循环或几个循环爆破，料场采用上下分层，由上而下逐层开采的施工方式。每一层的开采按一个循环或几个循环爆破开采组成，每次循环的主要内容为：修整至工作平台的运输道路，修整工作平台，钻孔、装药、爆破、运输等，其中修路及修整工作平台应在不影响其它工序的条件下进行，钻孔时间为1 d，装药、爆破为4 h，除爆破时，运输石料可连续进行，因此，每次循环为5 d。实际开采施工时，还应充分考虑各时段的石料用量，且应保证一定量的储备。

3.4.2 开采施工方法

无用层开挖：上部覆盖层采用132 kW 推土机推集，3 m3装载机装20 t 自卸汽车运往弃渣场；无用层开挖的强风化、弱风化岩石采用手风钻和潜孔钻钻孔爆破，132 kW 推土机清除、集堆，3 m3装载机装20 t 自卸汽车运往弃渣场。

有用层石料开采：采用深孔毫秒微差挤压梯段爆破，每次标准爆破宽度为7.00 m，爆落的石渣采用3 m3装载机装20 t 自卸汽车直接运往施工现场。采用分区、分层开采，分区爆破的每个爆破区段长度为50.00 m，钻孔、装药、爆破和运输工序除爆破时间外可平行进行。垂直分层根据征地范围内有用层的具体情况，分为2～4 层，每层高度为7.00 m。爆破宽度采用7.0 m。

3.4.3 超径块石的处理

每次爆破难免产生超径块石，需对其进行相应处理，设计采取如下措施对超径块石进行处理：

1）调整爆破参数及爆破方式。石料开采时，超径块石的发生率除了与岩石的硬度及岩层节理裂隙等料场自然地质条件有关外，还与岩石爆破参数及起爆方式有关，根据超径石的发生率及岩性的变化，应随时调整爆破参数及爆破方式以减小超径块石的发生率。实施时，应通过现场爆破试验来确定合理的爆破参数，适时调整爆破方式，降低大块石发生率。

2）超径石料现场解小。通过调整爆破参数、起爆方式等措施虽能减少超径块石的发生率，但不能杜绝其出现，因此应对实际爆破产生的超径块石用手风钻机进行解小。

3.5 风、水、电设施

施工供风，根据料场开采强度计算确定配备2台空压机，每台额定排风量20 m3/min；施工用水主要为钻孔机械空压机及装载机械用水，由坝下左岸水泵房供应；施工供电由料场附近的变压器端口接引。

3.6 施工技术措施

1）制定严格的爆破作业制度（尤其是对装药量的控制），设立专职的安全检查人员，一切爆破作业应经安检人员检查后方可爆破。

2）加强对爆破材料的保管，防止丢失。

3）科学组织施工，对料场的有用层、无用层、覆盖层等都应做到有序堆放，施工中应注意避免混料。

4）根据石料的应用性质，调整爆破参数，提高料场开采的获得率。

5）采取预防措施，避免对料场周围的住户产生影响。

3.7 环保措施

3.7.1 环境保护

石料开采过程中会对料场周围环境造成较大影响，如料场公路及开采区范围内植被的破坏，施工中产生的飞石及噪音对周围动物的影响，各种施工机械在施工过程产生的废气及噪音对周围居民的影响等。因此，在施工中应按规范、标准采取有效措施减少噪音及飞石等对周边的影响，对施工道路和爆破影响区应采取洒水等措施降低施工中产生的粉尘，并应加强施工现场管理，最大程度地减少施工对周边环境的影响。

3.7.2 水土保持

场开采完成后，需对开挖面及扰动区进行处理，并及时恢复植被。首先对开挖面进行平整，并在底部开挖排水沟，以利于雨水排除，再回填0.50～0.80 m厚的腐殖土后恢复植被。对临时道路及其边坡等扰动区进行平整，再回填0.50～0.80 m厚的腐殖土后恢复植被。

3.8 施工进度

为保证主体工程施工，在骨料加工及混凝土拌和系统形成前及块石料填筑前，料场必须具备石料开采条件。因此，需完成骨料加工系统及混凝土拌和系统至料场主干道路的施工，通往石料场道路的施工，完成料场上部覆盖层的剥离等等。石料场的开采还应结合水电站的施工总进度，根据不同时段的开采强度要求，合理确定开采量、存料量，以保证工程的顺利实施。

4 结论

该石料场开采规划内容包含施工道路的布置，台阶高度、宽度、长度的选择，工作平台宽度的选择，料场开采程序、施工方法、超径块石的处理，风、水、电设施，施工技术措施，环保措施，施工进度等，并结合了工程要求及料场特点，综合全面的对石料场进行了开采规划设计，有效地指导了工程施工，保证了该水电站工程石料料源的供应。