1、概述
    向家壩水電站是金沙江梯級開發(fā)的最后一級電站。工程樞紐建筑物主要由混凝土重力壩、左岸壩后廠房、右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)及左岸河中垂直升船機等組成。電站設(shè)計正常蓄水位380. 00m，最大壩高16 2m，總裝機容量6400MW。
    主體工程混凝土施工期為2007年7月至2014年3月，其中2010年7月至2011年6月為混凝土高峰澆筑年，共澆筑混凝土408萬m3，平均澆筑強度34萬IIl3／月，混凝土高峰澆筑強度40.8萬m3／月。
    砂石系統(tǒng)主要擔負主體工程約1220萬m3混凝土所需骨料的供應(yīng)任務(wù)，共需生產(chǎn)混凝土骨料2684萬t（其中粗骨料1825萬t、細骨料859萬t），共需毛料3200萬t。設(shè)計處理能力3200t／h，生產(chǎn)能力2600t/h。
    混凝土骨料料源為太平灰?guī)r料場，巖性為二迭系灰?guī)r，其面干飽和濕抗壓強度為63～149MPa。巖石各項技術(shù)指標均符合有關(guān)規(guī)范要求，料場儲量豐富，滿足工程需求。
    砂石系統(tǒng)由太平料場開采區(qū)、大灣口半成品加工區(qū)、馬延坡成品加工區(qū)以及兩者之間長31. lkm的輸送線四部分組成。
    太平料場和馬延坡砂石加工系統(tǒng)（以下簡稱砂石系統(tǒng)）于2005年9月完成招標設(shè)計，2005年11月完成招標文件編制，2006年3月開工建設(shè)，2007年6月建成投產(chǎn)，從砂石系統(tǒng)投入運行至2010年5月，長距離帶式輸送機共輸送半成品砂石料約1100萬t，系統(tǒng)共生產(chǎn)成品砂石料約900萬t，高峰月生產(chǎn)量達到100萬t。砂石系統(tǒng)總體運行正常。
2、總體設(shè)計規(guī)劃
  2.1  料源選擇與開采
   可行性研究階段，重點比較了四個料源組合方案，即方案一：太平灰?guī)r料場方案；方案二：新灘壩砂巖料場方案；方案三：新灘壩砂巖十大石盤砂巖料場方案；方案四：岷江天然料十新灘壩砂巖料場方案。方案一具有灰?guī)r料源質(zhì)量相對最好、儲量豐富、開采條件較好、運輸可靠等特點，盡管砂石系統(tǒng)總費用略高，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟比較，選定太平灰?guī)r料場方案作為向家壩工程混凝土骨料料源。
    太平料場有效儲量4050萬m3，共需開采毛料1586萬m3，無用層剝離量99萬m3，剝采比0.06。毛料開采強度42萬m3／月，高峰期需同時有4個工作面進行開采。料場開采頂部高程1492. 00m，最終開采底部高程1276.00m，最終邊坡高度216m，采用豎直采掘的水平分段法進行開采。
    2.2砂石系統(tǒng)布置規(guī)劃
    太平料場附近的大灣口與壩址附近的馬延坡均具備砂石系統(tǒng)布置的場地條件，其間采用長距離帶式輸送機輸送線運輸砂石料。由于砂石系統(tǒng)集中布置方案（大灣口）存在場地狹窄、現(xiàn)場缺乏足夠的供水水源和供電電源、且工程費用相對較高等不足。經(jīng)綜合比較，最終選擇分區(qū)布置方案。
    分區(qū)布置方案規(guī)劃：太平料場開采的毛料經(jīng)自卸汽車運至大灣口半成品加工區(qū)，加工后的半成品料(≤150mm)經(jīng)輸送線運至馬延坡成品加工區(qū)，生產(chǎn)的成品砂石經(jīng)帶式輸送機運至右岸各混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)。
2.3砂石系統(tǒng)工藝方案
    砂石系統(tǒng)采用粗碎、中碎開路，細碎與篩分構(gòu)成閉路生產(chǎn)粗骨料和部分人工砂，超細碎與篩分構(gòu)成閉路生產(chǎn)人工砂，輔以棒磨機制砂的工藝流程。
    輸送線為單線布置，設(shè)計輸送能力3000t/h，由5條帶寬為1200mm的長距離帶式輸送機組成，輸送線總長約31. lkm，其主要部件按國際先進水平配置，采用CST+電動機的驅(qū)動裝置方案。
    為提高供料的保證性，在輸送線的頭部和尾部各設(shè)置了一座大容量的料堆，位于馬延坡的3號半成品堆場總?cè)莘e約45萬m3，可滿足高峰期約15d的砂石需用量，位于大灣口的2號半成品堆場總?cè)莘e約33萬m3，可滿足高峰期約lld的砂石需
用量。
3、主要技術(shù)特點
3.1  遠程連續(xù)運輸半成品料
    由于本工程砂石運輸強度高，太平料場距壩址公路運距遠（里程約59km），直線距離較近(約30km)，地勢上存在458m的天然落差可供利用。有三種運輸方案供選擇，即長距離帶式輸送機輸送線運輸方案（方案一），全程汽車運輸方案（方案二），汽車運輸至新灘鎮(zhèn)后再轉(zhuǎn)水路運輸方案（方案三）。經(jīng)比較，方案二存在運距遠、對當?shù)剡\輸干擾大、運輸成本高、一次性投資大（需投資新修59km高線二級公路）、施工工期長等問題；方案三存在轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)多（需新建2個轉(zhuǎn)運碼頭）、水路運輸保證性差、運輸成本較高等問題。為提高供料保證性，減小環(huán)境污染和降低運輸費用，設(shè)計選用長距離帶式輸送機輸送線方案連續(xù)高效運輸砂石料。
    輸送線的主要技術(shù)特點：
    a．輸送距離長、頭尾高差大
    輸送線總長31. lkm，屬國內(nèi)最長的帶式輸送機輸送線，由5條頭尾相接的帶式輸送機組成，單條最大長度8. 3km。輸送線頭尾高差達458m（頭低、尾高），平均坡降1. 5%。
    b．輸送能力高、輸送總量大
    為滿足向家壩工程高峰期混凝土澆筑強度需要，輸送線設(shè)計輸送能力3000 t／h，半成品料輸送總量達3200萬t，運行期約7年。
    c．地質(zhì)條件復(fù)雜、土建施工困難
    輸送線沿線穿越高山深谷，形成9段輸送隧洞和8段跨溝構(gòu)筑物。隧洞段總長29.3 km（單段最大長度8.3km），穿越灰?guī)r、砂巖、泥巖、煤層等多類巖層及三大斷層，地質(zhì)條件十分復(fù)雜；土建施工沿線大部分隧洞洞口不通公路，土建施工十分困難。
    d．設(shè)計方案先進、節(jié)能
    采用長距離、窄帶寬、高帶速、多驅(qū)動的帶式輸送機設(shè)計方案。應(yīng)用國際先進的動態(tài)分析技術(shù)。充分利用輸送線頭尾高差產(chǎn)生的勢能，使得輸送線的驅(qū)動總功率相對較�。ㄅc水平布置相比，驅(qū)動總功率降低約50%），輸送線滿載驅(qū)動總功率僅約4000kW。
    e．設(shè)備配置先進、可靠
    為保證輸送線長期穩(wěn)定、可靠運行，主要設(shè)備選用國際先進設(shè)備。選用啟停平穩(wěn)、運行可靠的CST可控驅(qū)動系統(tǒng)作為驅(qū)動裝置，選用外資公司生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)低摩阻托輥，選用合資公司生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)鋼繩芯輸送帶，選用反應(yīng)速度快的液壓自動拉緊裝置，選用大型帶式輸送機制造公司生產(chǎn)的滾筒、頭尾架、中間架等鋼結(jié)構(gòu)件。
    f．電氣控制先進、可靠
    電氣控制系統(tǒng)采用技術(shù)先進的ControlNET控制網(wǎng)絡(luò)，對輸送線沿線的設(shè)備實施有效地監(jiān)控。
3.2砂石加工
3. 2.1粗、中碎
    將粗碎和中碎設(shè)備布置在大灣口，能夠有效控制半成品料的最大粒徑不超過200mm，減小石料運輸過程中對輸送帶帶面的沖擊和磨損。
    粗碎車間配置42-65型旋回破碎機3臺，該機具有處理能力大、耐磨損、破碎產(chǎn)品粒型好、粒度較小等特點。
    第一篩分、中碎車間配置YAH2460型圓振動篩和H6800EC型圓錐破碎機各2臺。進口圓錐破碎機可減少半成品料中的針片狀顆粒含量，降低洗石造成的細砂流失。
    3.2.2  篩分、洗石
    由于灰?guī)r的局部含泥量可能較多，設(shè)置第二篩分洗石車間對含泥量較多的半成品料(≤40mm)進行清洗。經(jīng)分析，選用6臺國產(chǎn)雙螺旋洗石機，總洗石能力達14 00t／h。
    3.2.3細碎
    由于灰?guī)r的磨蝕性較小，為改善成品碎石的粒形、提高破碎機的生產(chǎn)效率、減小生產(chǎn)過程中的循環(huán)負荷量，細碎車間采用進口大型反擊式破碎機，該破碎機除可調(diào)整粗骨料的生產(chǎn)級配外，還兼有一定的制砂功能。
    3.2.4分級篩分
    將第二篩分（洗石）車間、第四篩分車間做為成品骨料分級篩分車間，在招標設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，增設(shè)了一個檢查篩分車間（即第三篩分車間），配置40mm單層篩2臺。經(jīng)細碎車間破碎后小于80mm的砂石直接進入該檢查車間進行篩分，大于40mm的碎石返回細碎車間進行破碎，而小于40mm的碎石則進入第四篩分車間進行成品骨料分級篩分。
    該流程的優(yōu)點在于可減少第四篩分車間的總循環(huán)負荷量，從而減少篩分設(shè)備數(shù)量。
    3.2.5  制砂與成品砂石粉控制
    采用反擊式破碎機制砂、立軸沖擊式破碎機制砂為主，棒磨機制砂為輔的綜合制砂工藝，同時采用石粉及細砂回收裝置回收流失的細顆粒物料，可有效提高制砂效率和成品砂質(zhì)量，減少加工損耗。
    為解決破碎制砂帶來的粗砂含量較高、細度模數(shù)偏粗問題，在第四篩分車間振動篩底層設(shè)3mm篩網(wǎng)，將篩余的3～5mm粗砂運至棒磨機車間以調(diào)整成品砂的細度模數(shù)，同時可減少破碎制砂的循環(huán)負荷量。
    為解決破碎制砂、濕式篩分帶來的成品砂粗顆粒含量偏高、細度模數(shù)偏粗、石粉流失較大、成品砂的含水率較高等問題，同時進一步降低制砂用水量和制砂成本，在第五篩分車間采用封閉式全干法篩分制砂工藝，配置3YKR1867型三層圓振動篩12臺。
    3.2.6干式制砂粉塵控制
    為了控制干式破碎制砂（含干式篩分）生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵，采取集中布置的方式進行通風除塵，除塵車間與第五篩分車間并行布置，共設(shè)置6套除塵裝置，分別對圓振動篩的進（卸）料口和篩體、立軸破的卸料口以及有關(guān)帶式輸送機的轉(zhuǎn)料環(huán)節(jié)進行封閉除塵，采用兩級除塵工藝，配置旋風除塵器、脈沖袋式除塵器和風機各
6、臺。
    3.3廢水處理及回收
    廢水處理水質(zhì)指標執(zhí)行《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中的一級排放標準，即懸浮物(SS)≤70 mg/L。
    砂石系統(tǒng)廢水處理的主要任務(wù)是除去廢水中的泥砂，并妥善處理泥砂的堆存。按骨料總生產(chǎn)量2684萬t計算，泥和石粉流失約215萬～270萬t，廢渣容積約143萬—180萬m3。
    3.3.1  方案比較
    共計比較了三種方案。
    方案一：尾渣庫自然沉淀方案。
    方案二：輻流式沉淀池十壓濾機方案。
    方案三：平流式沉淀池循環(huán)出渣方案。
    經(jīng)綜合比較，推薦投資相對較省、運行管理簡便的尾渣庫自然沉淀方案。
    3.3.2選定方案
    尾渣庫自然沉淀方案：砂石系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水經(jīng)渣漿泵送至尾渣庫庫尾，經(jīng)自然沉淀后，庫前的清水經(jīng)水泵返回砂石系統(tǒng)高位水池循環(huán)使用，做到了廢水“零排放”。尾渣庫方案不僅能有效保護環(huán)境，并利用天然雨水，還能減少砂石系統(tǒng)用水費用。
    廢水設(shè)計處理能力5400 m3/h，生產(chǎn)的廢水由排水溝渠匯集至廢水集水池，通過6臺渣漿泵輸送至尾渣庫，廢水在尾渣庫內(nèi)自然沉淀，廢渣永久存積于庫內(nèi)，庫內(nèi)清水經(jīng)回水泵站提升至砂石系統(tǒng)高程572. OOm調(diào)節(jié)水池循環(huán)利用。
    砂石系統(tǒng)產(chǎn)生廢渣容積共計約180萬m3，尾渣庫清水庫容約20萬m3，尾渣庫設(shè)計庫容200萬m3。
4、結(jié)語
   向家壩水電站砂石加工系統(tǒng)是目前國內(nèi)水電行業(yè)最大的砂石加工系統(tǒng)。其生產(chǎn)規(guī)模達3200t／h，運行時間長，運輸距離遠，砂石加工工藝流程先進、靈活，設(shè)備配置先進可靠，布置緊湊合理，采用了多項先進技術(shù)，取得一定經(jīng)驗，小結(jié)如下。
    a．大型人工砂石系統(tǒng)的砂石運輸方式和運輸線路的選擇是設(shè)計的關(guān)鍵。
    由于本工程砂石運輸強度高，運輸總量大，太平料場距壩址公路運距遠，而直線距離相對較近，地勢上存在458m的天然落差可供利用，為提高運輸保證性和降低運輸費用，采用31. lkm長距離帶式輸送機輸送線連續(xù)高效運輸半成品料的設(shè)計方案。
    b．大型人工砂石系統(tǒng)成品砂的需求量巨大，且質(zhì)量要求高，選擇立軸沖擊破為主、棒磨機制砂為輔的制砂工藝，能較好地保證成品砂質(zhì)量。
    c．大型人工砂石系統(tǒng)的生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量廢水，若直接排放會嚴重污染周邊環(huán)境和河水水質(zhì)，可靠合理的廢水處理和循環(huán)利用措施既是經(jīng)濟性需要更是環(huán)境保護國策的要求。
    本工程馬延坡砂石系統(tǒng)附近具備良好成庫的地形地質(zhì)條件，設(shè)計采用尾渣庫自然沉淀的廢水處理方案，實踐證明是非常成功的，廢水處理做到了“零排放”。
    d．長距離帶式輸送機適合于運輸粒徑小于200mm的物料，并且，在砂石加工設(shè)備選型時，應(yīng)充分考慮轉(zhuǎn)運、堆存過程中砂石級配波動的影響。