砂石系统设计

中华人民共和国电力行业标准

P DL/T 5098-1999

水电水利工程砂石加工系统

设计导则

Design guide for processing system for sand and Stone of hydropower and water conservancy project

主编部门：国家电力公司中南勘测设计研究院

批准部门：中华人民共和国国家经济贸易委员会

批准文号：国经贸电力[1997]740号

中国电力出版社

1999 北京

DL/T5098-1999

前言

根据原能源部、水利部能源技（1988）12号文《关于水利水电勘测设计技术标准体系的批复》，原能源部、水利部水利水电规划设计总院于1990年委托原能源部、水利部中南勘测设计研究院负责本导则的编写工作。

制定本导则是为了提高水电水利工程砂石加工系统设计水平，保证设计质量。

本导则编写过程中，经历了编制提纲、调查研究、导则编制三个阶段，先后提出了导则的征求意见稿、送审稿、报批稿。原能源部、水利部水利水电规划设计总院分期组织了对提纲、各文本内容等方面的讨论、函审和审查，在吸取了我国已建砂石加工系统设计、施工、运行经验的基础上，通过多次调整和修改，最后定稿。

本导则由原能源部、水利部水利水电规划设计总院提出。

本导则由国家电力公司水电水利规划设计总院归口。

本导则起草单位：国家电力公司中南勘测设计研究院

本导则主要起草人：谭建平

本导则国家电力公司水电水利规划设计总院负责解释。

DL/T 5098-1999

目次

前言

1 范围 (1)

2 引用标准 (2)

3 总则 (3)

4 基本资料 (4)

5 料场选择 (5)

5.1料场质量、储量要求 (5)

5.2料场选择的主要原则 (5)

5.3料场选择 (5)

6 天然砂石料场开采运输规划 (8)

7 人工砂石料场开采运输规划 (10)

8 砂石加工厂工艺设计 (11)

8.1厂址选择 (11)

8.2工艺流程设计 (12)

8.3主要设备选用原则 (13)

8.4砂石加工厂布置与设备配置 (14)

8.5砂石储存及转运 (16)

9 环境保护措施 (18)

条文说明(略) (19)

1 范围

本标准给出了水电水利工程砂石加工系统的设计导则，适用于编制大、中型新建、扩建水利水电工程可行性研究设计报告，也适用于编制可行性设计阶段的砂石加工系统设计文件。

2 引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

DL5021-93 水利水电工程初步设计报告编制规程

SDJ12-79 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准

SDJ17-78 水利水电工程天然建筑材料勘察规程

SDJ207-82 水工混凝土施工规范

SDJ338-89 水利水电工程施工组织设计规范

3 总则

3.0.1为了提高砂石加工系统设计水平，保证设计质量，制定本导则。

3.0.2砂石加工系统施工组织设计的主要任务是：料场选择、料场开采运输规划和砂石加工厂工艺设计。

3.0.3砂石加工系统施工组织设计除应执行SDJ338-89，并按本导则确定的原则进行设计外，还应符合相关标准的有关规定。

4 基本资料

4.0.1砂石加工系统设计应具备以下水文和气象资料：

1）与天然砂石料开采、运输有关河段的历年实测流量、水位流量关系、频率洪水及泥沙含量等资料；

2）砂石加工系统所在地区，特别是山谷地区的有关水文资料；

3）当地按月统计的气温（平均、最高、最低）、相对湿度、风向、风速、晴雨天数、封冻天数与深度等资料。

4.0.2料场选择应具备以下地质、地形资料：

1）根据SDJ17-78编写的料场勘察报告，选定料场的勘察必须达到详查深度。

2）比例尺为1：1000~1：5000的砂石料产地综合平面图及1：500~1：2000的砂石料产地剖面图。

4.0.3砂石加工厂厂区布置应具备以下地质、地形资料：

1）厂区覆盖层厚度、承载力、开挖边坡坡角，岩石的岩性、产状、承载力、开挖边坡坡角，主要断层产状和地下水位的资料；

2）比例尺为1：1000~1：2000的厂区地形图。

4.0.4 砂石加工系统设计应具备以下工程资料：

1）工程总体布置图、施工总布置图、施工总进度表，各个时期不同强度等级不同级配的混凝土工程量，工程其他砂石用量和混凝土浇筑（或土石坝填筑）强度；

2）砂石料运输（公路、铁路、水路）的有关资料；

3）砂石加工系统所在地水、电供应的有关资料。

4.0.5 砂石加工系统设计应具备以下试验资料：

1）水工混凝土试验的有关资料；

2）土石坝填筑所需砂石级配的试验资料；

3）人工砂石料场岩石有关性能指标的试验资料。

5 料场选择

5.1 料场质量、储量要求

5.1.1 砂石原料质量应符合下列要求：

1）应符合SDJ207-82和SDJ17-78对砂石料质量的有关规定。当原料中某些质量指标不符合规定，但经加工处理后可满足要求时亦可选用。

2）有碱活性的骨料一般应避免使用。当采用低碱水泥或掺粉煤灰等掺合料，经试验证明对混凝土不致产生有害影响时，亦可选用。

3）对于弱风化岩体，当单块石料的物理力学性能和化学稳定性能满足质量要求时，亦可选用。

4）采用节理裂隙发育，特别是隐节理发育的岩体作骨料，应进行有关试验，论证骨料能否满足质量和块度要求。

5）破碎后针片状含量超过规范规定的石料不宜采用，必须采用时，应采取改善骨料粒形的工艺措施。

5.1.2 料场储量应符合SDJ17-78的要求。

初查阶段，料场勘察储量应大于设计需要量的3.0倍；选定料场的可采储量应大于设计需要量的2.0倍。

详查阶段，料场勘察储量应大于设计需要量的2.0倍；选定料场的可采储量应大于设计需要量的1.5倍。

5.2 料场选择的主要原则

5.2.1 应根据优质、经济、就近取材和不占用或少占用耕地的原则，选用天然、人工砂石料或两者结合的料源。

5.2.2 天然砂石料料场选择应遵循以下原则：

1）工程附近天然砂石料质量符合要求，储量丰富，剥采比较小，级配和开采运输条件较好时，应优先作为比较料源。

2）位于坝址上游的料场，应研究围堰或坝体挡水前先行开采的可行性和经济性。

3）位于坝址下游附近的料场，应考虑施工期由于河道水流条件发生改变，造成料场储量、砂石料级配和开采运输条件变化的情况。

4）对有航运要求的河段，应考虑砂石料开采对通航可能造成的不利影响。5.2.3 人工砂石料料场选择应遵循以下原则：

1）在主体工程附近无足够的符合质量要求的天然砂石料时，应研究就近开采加工人工石料的可行性和合理性。

2）质量符合要求，储量丰富，剥采比较小，开采运输条件较好的人工石料场，应优先作为比较料源。

3）有条件的地方，宜优先采用石灰岩料场。

4）有其他料源可供选择的前提下，宜避免采用高硬度、高二氧化硅含量的岩石作为砂石料料源。

5.2.4 建筑物地基开挖渣料数量较多，且质量符合要求时，应尽量利用。

5.3 料场选择

5.3.1 初步选出若干个满足质量和储量要求的砂石料场后，经进一步比选，选定综合生产费用相对较低的料场。

5.3.2 天然砂石级配与设计需用级配不完全符合时，可采用以下方式调整：

1）在保证混凝土质量和适当水泥用量的前提下，调整混凝土骨料的需用级配，使其尽量接近开采后的天然级配。

2）天然砂石级配偏粗时，可将部分粗料加工成细料。

3）天然砂石级配偏细时，可将部分细料作弃料处理，但弃料量应尽量少。5.3.3 当采用两个以上天然砂石料场组合方案，且各料场的砂石级配差异较大时，应按级配平衡后弃料量较少、综合生产费用较低的原则，确定各料场的开采比例和开采顺序，但同时开采的料场不宜多于两个。

5.3.4 天然砂石级配与需用级配差异较大或天然砂石料场储量不能全部满足需要时，可考虑天然、人工料场组合方案。

5.3.5 采用人工砂石料时，应对各料场的剥采比、开采方式、运输方式、加工条件、

水源、电源等因素进行综合比较后选定。利用工程开挖渣料，应与施工进度相适应，应尽量减少二次转运。

5.3.6 采用人工料场组合方案时应注意下列问题：

1）如各料场岩性不同，则应做专门的混凝土试验，以论证不同岩性骨料掺混后拌制的混凝土对其各项性能指标的影响；

2）同时开采的人工砂石料场的数目不宜多于2个。

6 天然砂石料场开采运输规划

6.0.1 陆上开采料场的可采储量应根据勘察储量，扣除开采边坡及安全、清扫、运输平台所占用的储量后确定。

水下开采料场的可采储量应根据勘察储量，扣除水下开采造成的损失后确定。

6.0.2 开采期可根据料场所在地区的水文、气象和施工条件具体分析后确定。

1）受洪水影响，枯水期开采的陆上料场，可按料场所在河段典型丰水年内枯水期有效天数确定开采期。

2）修筑围堰进行开采的河滩料场，可按围堰挡水标准确定开采期。

3）水下开采的料场或陆基水下开采的料场，可取设计开采水位为标准，按典型丰水年水位过程线确定开采期。

4）冬季停采料场，可根据当地气象资料，按多年封冻期最长年份的封冻天数确定停采期。

6.0.3 水下开采的料场，可根据砂、石不同的开采损耗，确定开采后的砂石级配，并按开采后的砂石级配和工程需用砂石级配进行级配平衡计算。

6.0.4 根据料场的水文和地形条件，确定开采运输方式。

1）不受洪水影响的陆上料场，或受洪水影响，但枯水期料场可采储量基本在水面以上的河滩料场，可采用陆上开采运输方式。

2）洪水影响较小，料场地面相对较高（典型丰水年间料场地面全年出露期在6个月以上），可对以下两种方式进行比较后确定：

采用修筑围堰，排干基坑全年开采运输方式；

采用枯水期陆基水下开采，陆上运输方式。

3）洪水影响较大，料场地面高程相对较低（料场地面全年出露期较短），可采用枯水期水下开采、水陆或陆路运输方式。

6.0.5 根据开采方式，合理选择采、装、运设备，并应满足高峰期砂石料采运强度要求。

1）陆上开采的料场，宜选用正铲挖掘机或装载机开采、装车，自卸汽车运输。开采工作面的高度应与设备性能相适应。

2）陆基水下开采的料场，宜选用反铲或拉铲挖掘机开采，装载机装车，自卸汽车运输。

3）水下开采的料场，航道条件允许时，宜选用链斗式采砂船开采、装船，砂驳运输。选择大型采砂船应考虑设备进场、撤退的可行性。

6.0.6水下开采的料场，宜采取有效措施，提高开采获得率。

6.0.7 陆基水下开采的料场，设计开采水位可根据典型丰水年水位过程线，对不同水位下所对应的开采范围和开采期进行综合比较后确定。

水下开采的料场，设计开采水位可根据开采设备允许作业流速和有效开采深度确定。

6.0.8 砂石原料采运能力可根据混凝土高峰时段月平均骨料需用量及其他砂石需用量，计及开采、加工、运输、堆存、浇筑等损耗和弃料量后确定。汛期或封冻期停采的料场，还应按设计开采期进行校核。

6.0.9 砂石料的总储量可按高峰时段月平均需用量的50%~80%计算。汛期或封冻期停采时，应按停采期砂石需用量的1.2倍校核。

汛期停采的料场，宜以储备毛料或半成品料为主；封冻期停采的料场，宜以储备成品料为主。

6.0.10 砂石料运输方案可根据高峰期运输量和运输年限，对不同运输方案的可靠性、运距、运输设备、土建工程量及基建时间等进行综合技术经济比较后确定。

7 人工砂石料场开采运输规划

7.0.1 料场的可采储量可根据勘察储量，扣除料区死角、开采边坡及安全、清扫、运输平台所占用的储量后确定。

7.0.2 料场一般可按全年开采运输设计。受气候条件影响，冬季停采的料场，可根据当地气象资料，按多年封冻期最长年份的封冻天数确定停采期。

7.0.3 料场最终边坡角可根据岩性、岩层产状、地质构造和水文地质条件，并考虑安全稳定要求后确定。

7.0.4 料场的作业面要素，包括梯段高度、梯段坡面角、最终平台宽度、最低开采高程等，可根据砂石原料的岩性及需用量、料场勘探范围，并考虑开采方法、开采运输布置、最终边坡角等影响因素后确定。应尽可能减小料场的剥采比，但最低开采高程一般不宜低于料场附近地面的最低高程。

7.0.5 开采运输方案选择应遵循以下原则：

1）应与地形、地质、水文、气象等条件相适应；

2）满足工程进度要求，基建时间短，投产快；

3）生产工艺简单可靠，技术先进；

4）基建工程量少，施工方便；

5）投资省，成本费用低。

7.0.6 除料场顶部覆盖层剥离或为了开拓工作面而进行的部分有用岩层的揭顶可采用洞室爆破外，一般宜采用微差挤压深孔梯段爆破的方法进行开采。

7.0.7 钻孔和采运设备选用时应合理配套，其性能和技术参数应与选定的开采运输方案相适应，并能满足高峰期料场采运强度要求。

7.0.8 毛料运输可根据地形条件选用以下方式：

1）自卸汽车运输；

2）胶带输送机运输；

3）溜井运输。

8 砂石加工厂工艺设计

8.1厂址选择

8.1.1 应根据料场、混凝土生产系统所在位置，并结合拟选用厂址的地形、地质、水文、交通运输、供水、供电等条件，进行多方案的技术经济比较后，选定砂石加工厂厂址。

8.1.2 厂址选择应考虑以下主要原则：

1）厂址一般宜设在料场附近，多料场供料时，宜设在主料场附近，经论证亦可分别设厂。厂址必须避开爆破危险区，安全距离应符合有关规范的规定。

2）砂石利用率高、运距近，且场地许可时，厂址可设在混凝土生产系统附近，并与混凝土生产系统共用成品堆场。

3）料场分散、料场或混凝土生产系统附近不具备建厂条件时，厂址也可在料场和混凝土生产系统之间选择。

4）厂址的地形宜与砂石加工厂工艺流程相适应，使破碎后的物料能自流或半自流。

5）大中型砂石加工厂，厂址应设在全年20年一遇的洪水水位以上。

6）厂址应避开较大的断层和滑坡，重要车间和设施的地基稳定并有足够的承载能力。

7）厂址宜靠近已有的交通运输线路、水源和主要输电线路。

8）厂址应尽可能远离城镇和居民生活区。必须在城镇和居民生活区附近设厂时，应布置在主导风向的下风侧，并保持必要的防护距离。

9）有足够的弃料堆放场地，在占用耕地时应考虑在有条件恢复耕地时保存部分表层土以复土还地。

8.2 工艺流程设计

8.2.1 砂石加工厂的处理能力可根据高峰时段混凝土月浇筑强度和该时段内其它砂石料月需用量，计及加工、运输、堆存、浇筑等损耗和弃料量后确定。封冻期停

产的砂石加工厂，还应按设计生产期校核处理能力。

8.2.2 应根据供给破碎机的原料最大粒径与最终产品粒径之比，确定骨料生产的破碎段数。

8.2.3 天然砂石级配与混凝土需用骨料级配较接近，直接利用率在90%以上时，可采用简单的开路工艺流程。

8.2.4 天然砂石级配与混凝土需用级配差异较大，当原料中粗骨料含量偏多时，宜采用闭路工艺流程进行级配调整；当原料中粗骨料含量偏少时，可补充部分人工粗骨料或将部分细骨料作弃料处理，两者进行比较后确定。

8.2.5 天然砂石料含砂率偏低时，可采取以下措施进行处理：

1）利用多余的粗骨料制砂补充。

2）将部分粗骨料作弃料处理。

8.2.6 天然砂细度模数不符合要求时，可采取以下措施进行调整：

1）天然砂细度模数偏小时，可利用部分粗骨料制粗砂进行调整。

2）天然砂细度模数偏大时，可经棒磨机加工，调整其细度模数。

3）天然砂细度模数不稳定时，可将砂筛分分级为0mm~3mm、3mm~5mm两级，分别堆存，按一定比例混合后使用。

8.2.7 大、中型人工砂石加工厂宜采用分段闭路流程生产粗骨料，也可采用全闭路流程生产粗骨料。

小型人工砂石加工厂可采用全闭路或开路流程生产粗骨料。

8.2.8 大、中型人工砂石加工厂宜采用棒磨机开路流程生产人工砂，经生产性试验，成品砂质量符合要求时，可采用超细碎圆锥破碎机生产人工砂或以超细碎圆锥破碎机为主以棒磨机为辅生产人工砂。

小型人工砂石加工厂可采用棒磨机或反击式破碎机生产人工砂。

8.2.9 砂石原料的含泥量超过规范规定的标准时必须进行冲洗，筛分机上的冲洗水压力应大于0.2MPa。砂石原料含有黏性泥团时，应设置专门的清洗设备进行处理。

8.2.10 大型人工砂石加工厂，如砂石料料源的岩性无实际工程的同类岩性可供借鉴，则应进行砂石料生产性试验，以测定在实际生产条件下，该类岩石破碎和制砂成品的粒度分布、成品率、针片状含量、加工设备生产能力等参数，作为工艺流程设计计算依据。

8.2.11 工艺流程设计计算应遵循以下原则：

1）工艺流程设计，应适应不同时期各级成品骨料需用量的变化；

2）在满足各级成品骨料需用量的前提下，应尽可能降低流程的循环负荷量；

3）大、中型砂石加工厂宜采用部分筛分效率法进行工艺流程计算；

4）流程中各段破碎的设备配置和负荷分配宜相对均衡。

8.3 主要设备选用原则

8.3.1 选用设备的类型、规格、数量应满足产品的质量和数量要求，若有多种满足要求的设备可供选择，宜通过技术经济比较后确定。

8.3.2 上、下道工序所选用的设备，负荷应均衡。同一作业设备的类型和规格应尽量统一。

8.3.3 大型砂石加工厂应选用与生产规模相适应的大型设备，但同一作业的设备数量不宜少于2台。

8.3.4 主要设备选型计算，一般可考虑适当的负荷系数，不应考虑整机备用。符合下列条件之一时，应考虑设备的整机备用。

1）人工砂石原料抗压强度高、硬度大、磨蚀性强。

2）选择冲击型破碎机作为中、细碎设备。

3）同一作业设备数量超过3台。

8.3.5 选用破碎设备应考虑设备对原料岩性的适应性，并满足给料粒径和数量的要求。

8.3.6 筛分设备的类型应与筛分骨料所需的处理能力、筛分效率、使用工况及设备的配置要求相适应。筛分设备的处理能力计算应考虑给料量的波动，多层筛的处理能力应按控制筛层计算，并校核筛分设备出料端的料层厚度。

8.3.7 制砂设备的类型应与制砂原料的物理性质、所需的处理能力、砂的细度模数、设备的配置要求等相适应。选用中间排料型棒磨机作为制砂设备时，应考虑整机备用，并应根据工业性生产试验或室内试验结果，确定棒磨机的单台处理能力、成砂率和棒磨机数量。

8.3.8 宜选用宽堰长螺旋分级机作为分级脱水设备，其处理能力既应满足返砂和脱水要求，还应按溢流粒径进行校核。

8.3.9 应根据砂石原料的含泥量、可洗性、所需的处理能力和被清洗物料的最大粒径，确定砂石清洗设备的类型和清洗时间。

大型砂石加工厂宜采用圆筒洗石机作为清洗设备。

8.3.10 带式输送机的输送量应满足各种运行工况的需要，并考虑料流量的波动。

带式输送机输送砂石料，其向上允许倾角不宜超过16°，向下允许倾角不宜超过12°。

带式输送机输送经螺旋分级机脱水后的砂料，其向上允许倾角不宜超过12°，选用宽带应比计算值提高一级，且最小宽带不宜小于650mm。

8.4 砂石加工厂布置与设备配置

8.4.1 总体布置应遵循以下原则：

1）应根据工艺流程特点，做到投资省、建设快、指标先进、运行可靠、生产安全并符合环境保护要求。

2）既要集中紧凑，又要留有一定余地。应合理利用地形，为物料的自流运输

创造条件，并应尽量简化内部物料运输环节。

3）各车间和附属设施应结合对外和厂内运输道路进行布置。粗碎车间宜靠近料场来料方向，成品堆料场宜靠近混凝土生产系统。

4）辅助车间应尽量靠近服务对象，水电供应设施宜靠近主要用户布置。

5）应避免在溶洞、滑坡、泥石流及填方地段布置破碎、筛分及制砂等重要生产车间，如必须在上述地段布置时，应进行充分的技术经济论证，并采取可靠的处理措施。

8.4.2 各车间布置应遵循以下原则：

1）应有一定灵活性，既能提前形成生产能力，满足施工前期砂石料需要，还可以及时调整生产方式，适应原料粒度变化及不同骨料级配要求。

2）设备配置应根据流程要求，对砂石原料岩性波动有足够的适应性，避免骨料级配失调，减少超逊径；同一作业的多台相同规格的设备，应尽量对称或同轴线布置在同一高程上，设备间距应满足安装、操作、维修要求。

3）利用地形简化内部骨料运输和场地排水。

4）除寒冷地区外，破碎、筛分、制砂车间可露天设置，但电气设备应适当保护。

8.4.3 粗碎车间一般宜靠近主料场设置，但必须留有足够的安全距离。大、中型旋回破碎机，可采用直接入仓挤满给料方式，机下应设缓冲料仓，其活容积不宜少于2个车厢的卸料量。

小型旋回破碎机和颚式破碎机，应采用连续给料方式，受料仓下必须设给料设备。

8.4.4 筛分车间布置，应综合考虑与半成品堆场、成品堆场、中细碎车间及制砂车间之间的平面和立面的联系，应尽量减少骨料转运环节和落差，应避免带式输送机下行。

8.4.5 中、细碎与筛分设备构成闭路流程生产时，宜将中、细碎设备配置在一个车间内。

中、细碎车间一般不设中间料仓，当破碎设备多于2台，或需分成2个单独系统运行时，应设中间料仓，其容量在中碎前为破碎机的10min~15min用量，细碎前为破碎机的15min~20min用量。

中、细碎车间进料的带式输送机上应设置金属处理装置。

8.4.6 采用棒磨机制砂时，制砂车间中间料仓应有8h~16h的生产储备量，当制砂与破碎、筛分作业工作制度相同时取小值，反之取大值。车间布置应考虑加棒方便。

采用超细碎圆锥破碎机制砂时，应与筛分设备构成闭路，并保持给料粒度、给料量的连续和稳定。

8.5 砂石储存及转运

8.5.1 天然砂石料生产，宜以堆存毛料为主；人工砂石料生产，宜以堆存半成品料为主；冬季不具备砂石生产条件时，宜以堆存成品砂石料为主。

8.5.2 成品骨料堆存和运输应符合下列要求：

1）有良好的排水系统；

2）必须设置隔墙避免各级骨料混杂，隔墙高度可按骨料动摩擦角34°~37°加超高值0.5m确定；

3）尽量减少转运次数，粒度大于40mm的骨料抛料落差大于3m时，应设缓降设备。

8.5.3 碎石与砾石、人工砂与天然砂混合使用时，碎、砾石混合比例波动范围小于15%。

8.5.4 大中型砂石系统堆料场宜采用地弄取料。

8.5.5 采用地弄取料时，取料设施设计应满足以下要求：

1）地弄顶板进料口应高于堆料地面；

2）地弄底板应设大于5‰的纵坡；

3）各种成品骨料取料口不宜少于3个；

4）不宜采用事故停电时不能自动关闭的弧门；

5）较长的独头地弄应设有安全出口。

9环境保护措施

9.0.1 砂石加工系统生产过程中产生的废水，应根据有关规定，并结合当地具体条件进行处理后，才能循环使用或排放。

9.0.2 砂石加工系统生产过程中产生的废渣，应采取措施进行处理。

9.0.3砂石加工系统各主要尘源点均应有除尘措施。

9.0.4应采取措施降低或减少各生产车间的噪声。

9.0.5各主要生产车间，宜设置隔音控制室。