300万方堆石坝用石料场开采方案

300万方堆石坝用石料场开采方案

目录

1目的及实施组织............................................................................................2

1.1目的.............................................................................2

1.2实施组织.........................................................................2

2编制依据...................................................................................................2

3工程概况...................................................................................................3

3.1石料场位置.......................................................................3

M2工程地质条件.....................................................................4

4料场储量...................................................................................................4

5开采工程量及开采区域......................................................................................5

5.1开采工程量........................................................................5

5.2开采区域..........................................................................5

6开采规划...................................................................................................6

7石料的颗粒级配技术要求...................................................................................6

8施工分期...................................................................................................9

9施工布置...................................................................................................9

9.1施工道路..........................................................................9

9.2施工风、水、电...................................................................10

9.3储料场、弃料场.................................................................10

9.4现场办公室........................................................................11

9.5通讯..............................................................................11

9.6汛期基坑排水......................................................................11

10石料场爆破试验..........................................................................................12

10.1试验目的.........................................................................12

10.2爆破实验的内容................................................................12

11石料场开采施工..........................................................................................12

11.1料场开采程序..................................................................12

11.2剥离层开挖.......................................................................13

11.3深孔梯段爆破开挖..............................................................13

11.4边坡施工.........................................................................16

12Umm-Duweima石料场施工进度及施工强度.................................................................17

12.1施工进度安排....................................................................17

12.2.施工强度......................................................................17

13资源配置.................................................................................................18

13.1设备配置.........................................................................18

13.2人员配置........................................................................24

14主要材料消耗............................................................................................24

15料场运行完毕后形象面貌.................................................................................25

16质量保证措施............................................................................................25

16.1建立质量管理体系、制定质量管理职责............................................25

16.2施工质量交底...................................................................26

16.3施工测量........................................................................26

16.4爆破材料选择和爆破试验..........................................................26

16.5钻孔、装药控制..................................................................27

1目的及实施组织

1.1目的

为使Unmi-Deiwema石料场的石料开采施工过程和处于受控状态，为坝体填筑和混凝土施

工提供合格料源，特编制本施工方案。

1.2实施组织

Unun-Deiwema料场开采由土石坝工区下属的开采作业队负责组织实施。

项目部各职能部门进行施工过程中的监督、指导、检查等管理工作。

作业队下设测量组、钻爆组、挖装组、运输组和附属设施组。

测量组负贡测量放线工作,

钻爆组负责实施本方案施工范围内的钻孔、爆破作业。

挖装组负责实施本方案施工范围内的石方挖装作业。

运输组负责实施本方案施工范围内的石方运输作业。

附属组负责实施本方案施匚范围内的施工用电、施工用水以及道路的维护等工作。

施工组织机构图框见图1—1。

2编制依据

①VOLUME(15)ENGINEERINGGEOLOGYADMINSTRATION/BINSER3OF4

CHAPTER(2)：GEOLOGICALREVIEW

②(1)BOREHOLELOGS/PART2/VOLUMEVI/BOOK3OF4/TENDERDOCUMNET

③CONTRACTAGREEMENT/BOOK3OF4

PARTIII:PARTICULARTECHNICALSPECIFICATION

SECTION1-SITECLEARANCEEXCARANCEANDEARTHWORKS

④UMM-DUWEIMA石料场补充勘探报告

项目经理部

项目总经理

副总经理总工程师

实

辅

施

质

物

技

验

工

助

安

术

资

室

部

工

部

部

/保

区

障

地

质

部

队

土石坝工区

开来作M队|

图1・1施工组织机构图

3工程概况

3.1石料场位置

Unrni-Deiwema料场位于尼罗河的右岸，MeroweDani上游。距离尼罗河约1000m,距离坝址

795m,料场东西最大宽度667m,南北最大长度710nb开采面积452159m2。

料场控制点坐标见表3-1。

表3-1料场控制点坐标

EastingNorthing

Point

(m)(m)

1398490

2399157

3399088

4398437

3.2工程地质条件

开采区域内地势呈东北高、西南低，在开采区的西面和南面边缘，有一条较大的冲沟。

区域内山势向周围渐低，山脊彼此相接形成分水岭地形。受地层断裂及风化、雨水汗刷

影响，区域内切割严重，地形崎岖不平。开采区域内沟谷高程265.0〜310.0m,最大切割

深度一般在10.0〜20.0m。现场观察在区域内可能存在两条NW向断裂带，山坡坡度较陡，

一般10〜50°,局部坡度陡峭，岩石出露较好，山坡及谷地有残坡积物覆盖，厚度在

1.5ni左右。区域内无植被。根据勘探资料，料场主要分布地层有：（1）少量的第四系冲

积物和坡积物，（2）前寒武的花岗片麻岩，黑云母片岩，灰色花岗岩以及侵入性的岩脉。

主要构造为：（1）走向50〜65,倾向320〜335”,倾角50〜60和走向330〜340,倾向240~

250,倾角55〜90的两组断层和节理带。（2）侵入性的岩脉和岩墙。

4料场储量

根据合同文件，Umm-Duweima石料场储量m3。而根据石料场地质补充勘探报告，石料场

EL255m以上储量为m3。

根据岩石地质情况调查报告及岩石实验成果分析可得出以下结论：

1Umm-Duweima石料场的四类岩石组均可作为坝体堆石料和碎骨料。

2风化带B可作为碎骨料或坝体堆石料。风化带A为剥离层料。

石料场储量计算及岩石力学实验结果分析我们将在最终提交的《右岸Lmm-Duweima石料场

补充地质勘探报告》修改版中作详细说明。）

5开采工程量及开采区域

5.1开采工程量

经过经济和技术比较后，确定Umm-Duweinia石料场主要提供右岸建筑物的填筑料、工程碎

所需的骨料及围堰用石喳料，共计301.76万m3,。各种料开采用量见下表：

表8-1开采量表

需用量m3折算施工成料率开采量m3

名称备注

（压实方）系数损耗先（自然方）

堆石料2600001.321.5200000

垫层料5900001.321.5453846

粗反滤料4300001.321.5330769

主要利用2B

围堰填筑用基坑开挖料，

1950001.321.5150000

料不足月量取自

本料场

混凝土毛料1.531.50.85

合计

5.2开采区域

根据料场地质勘探资料和实际地形情况，初步确定区域ABCD为实际开采区域。其控制点

坐标见表5—1：

表5-1开采区域控制点坐标

EastingNorthing

Point

(m)(m)

A398610.42.25

B398954.00.49

C398954.00.73

D398610.42.73

6开采规划

根据施工总安排和料场地形情况，料场最先由开采区域最高点开始开采围堰填筑用料，

随着开采面的下降向南面扩展。开采施工主要分二个阶段进行。

①.首先进行EL300m以上表层剥离并形成初步的施工作业平台，剥离料运至弃碓场，平均

运距400m。然后在作业平台上进行围堰填筑料的开采，同时继续剥离下层表层。开采的

围堰填筑料直接上坝，不能及时上坝的填料运至临时储料场。

②.围堰填筑料开采完毕后，料场主要进行碎骨料原料和坝体填筑料的开采施工。

7石料的颗粒级配技术要求

根据合同文件，各填筑材料级配包络曲线如图7—1,7—2所示。

(1)垫层料

位于混凝土面板以下部位，粒径范围分布在0.075mm〜100mm,其平均粒径范围(X50)分布

在3.7mm〜10.6mm,是一种砂石混合料。

(2)坝壳堆石料

①3A区料(过渡料)

粒径范围分布在lmni~300ninb其平均粒径范围(X50)分布在12mm〜14.5mm,其上下包络线

范围较窄，是一种窄级配要求的小粒径石料。

②3B区料(分级堆石料)

粒径范围分布在5nlm〜800nlm,其平均粒径范围(X50)分布在200nmi〜500nlm,其上下包络线

范围较窄，是一种窄级配要求的石料。

③3C区料(粗粒堆石料)

粒径范围分布在1mm〜800mm,其平均粒径范围(X50)分布在12nmi〜500mni,其上下包络线

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

0001001011101001000

图7—1：碎面板堆石坝填筑料级配包络曲线

图7—2：粘土心墙坝填筑料级配包络曲线

范围较宽，是一种宽级配要求的堆石料。

（3）粗反滤料

粒径范围分布在0.6mm30mm,其平均粒径（X50）范围分布在2mm〜4.5mm,其中粒径小于

lOnun占90%。

（4）砂石骨料的原料

最大块石粒径不能大于750mm（本工程碎骨料破碎系统允许进料的最大粒径为750nlm）,级

配没有具体要求。

根据各种石料的颗粒级配特性可知，垫层料（2区料），粗反滤料（③区料）的级配要求较

高，需要由开采的原料通过碎骨料生产系统加工后按一定比例进行掺配得到。而堆石料

和碎骨料原料可通过控制爆破参数直接得到。

8施工分期

Umni-Duweima石料场主要分二期进行开采。一期主要是2004年3月底以前围堰石俺料的开

采°二期是2004年4月至2006年12月中要是面板堆石切垫层料、石硝料，粘土心墙坝粗反

滤料，碎骨料原料的开采。

9施工布置

9.1施工道路

一期开采主要利用4#、4-1#,6#道路。施工道路布置见附图：2ABC-10-50-U-002

二期开采主要利用4#、4一1#和6#、6—1#、6—2#道路。施工道路布置见附图：

2ABC-10-50-U-003

主干道最大纵坡不大于10%,路面为石硝路面，宽10.0m,由振动碾压实。主干道路至各

施工平台的临时施工支路，在施工时根据实际地形条件修筑。施工支路表面铺细石硝料，

由推土机平整，履带压实形成毛路即可。临时施工支路宽8m,最大纵坡不大于12%。

对横穿冲沟的施工道路采取在道路底部铺填大石，在道路两侧抛石的方式进行防护。防

护区域为冲沟最低处向两侧各30nl范围。汛期，较小的洪水可通过道路底部大石之间的空

隙排走；较大的洪水允许其从道路顶部通过，大水过后，就近取弃料场石硝料恢复。

9.2施工风、水、电

供风：石料场开采的主攻机械，采用阿特拉斯和英格索兰钻机，均为自带供风系统。为

满足表层剥离及处理孤石的需要，在UmmDeiwema料场布置1台阿特拉斯空压机，根据料

面的情况，可以迅速移动c

供水：石料场开采用水主要为钻机打钻用水，采用加水车为钻机供水。

供电：前期使用的柴油发电机组供电，右岸发电厂投产以后，使用发电厂提供的系统电

力。开挖场面四周布置4台DDG-3500铜灯用于基坑大面照明，施工作业面根据实际情况布

置20〜30只碘鸽灯用于作业面照明。料场至砂石加工厂之间的施工道路每50m设置一只碘

灯用于照明。估算最大照明用电量约为90K肌

9.3储料场、弃料场

9.3.1储料场

在上游4ss施工道路边布置一储料场，面积84672m2,可储存料物423360m3。储料场坐标见

表9T：

表9-1储料场控制点坐标

点号EN

M398590

N398968

0398968

P398590

9.3.2弃料场

在上游4,施工道路边布置弃料场，面积77490m2,可储存料物387450ni3。弃料场坐标见表9

-2：

表9-2弃料场控制点坐标

点号EN

Q398590

R398968

S398968

T398590

规划的弃硝场中部存在冲沟，因此弃料的堆存过程中，沿着冲沟方向，在冲沟底部位

置预留30nl宽的过水通道。

9.4现场办公室

现场办公室为移动式，数量1座，采用标准的20ft集装箱改装而成，尺寸为5.9X2.35m,

随工作面不同，进行移设C

9.5通讯

值班室设置一部有线电话，现场施工人员配备对讲机2对。

施工平面布置见附图：2ABC-10-50-U-001

9.6汛期基坑排水

根据招标文件提供的水文资料，本地区年降水量很小C一年当中，4月至11月基本无降雨，

降水量主要集中在7、8月份。根据Atbara水文站记载，曾经发生的最大日降水量为76.0mm。

开采区域面积113110m2,则日最大降雨量为8597m3,据此，汛期基坑排水配置1台250s24

型水泵（排水量为485nl3\h,一天可排I1640m3水），备用1台，共计2台。汛期来临前，在

开采区域西南角最低处设置3X3X3m大小的积水泵坑（积水坑随开挖面的下降而降低），

积水就近排入开采区域外的冲沟内O

10石料场爆破试验

10.1试验目的

（1）控制堆石料、过渡料和砂石骨料加工原料等的最大粒径满足设计粒径，减小大块率，

避免和减少二次破碎，提高砂石骨料加工的利用率。

（2）满足填筑料的级配要求，增大坝料的不均匀系数，保证其连续性。

（3）扩大孔网面积，确定合理的钻爆参数和装药结构，提高钻孔的采爆率，降低成本，

提高产量。

（4）选择合适的边坡保护爆破参数，确保岩石边坡稳定。

10.2爆破实验的内容

爆破实验具体内容见《爆破实验大纲》

11石料场开采施工

石料场采用自上而下分层、深孔微差梯段爆破及挖掘机装自卸汽车的方法进行施工。根

据石料场的特点，开采区域分三台阶开挖，分别布置机械设备，以满足施工需求。

根据总进度安排的开采强度及选用的开挖施工设备的型号等因素，初拟定石料场开采的

分层高度为H=8nu这个高度将根据爆破试验结果进行调整。

11.1料场开采程序

石料场开采程序，见图UT。

施工准备

J______

施工道路-----*料场规划卜—料场复核

清理表层

]

剥离层开挖------------------

I■

石方开挖爆破试验

宜接上坝或运到储料场或砂石加工厂

图11-1料场开采程序框图

11.2剥离层开挖

料场大面开挖前，先对副离层进行剥离整平，以方便液压钻机就位，进行下一步的深孔

梯段开挖。表层剥离采用手风钻钻孔，装硝钱炸药，非电导爆管孔间微差爆破，液压反

铲挖除，装自卸汽车运往指定弃硝场。

剥离层包括全风化层和强风化层。

11.3深孔梯段爆破开挖

开挖体表面平整处理以后，依次进行深孔梯段爆破开挖。使用人丁然[<05口7钻机6105所

的钻头进行钻孔作业。梯段高度8m,人工装硝钱炸药，非电亳秒微差雷管联网起爆。

每层梯段爆破开挖料，使用液压反铲或正铲挖装。反铲分两层开挖，每层开挖深度3-4米，

正铲则一次开挖到底。开挖料用32t自卸汽车运输。

(a)爆破参数设计

由于本料场的开挖料，主要用于坝体填筑，以及骨料加工系统生产，在选定梯段爆破参

数时应注意以卜♦问题:

(1).爆破料满足堆石料、过渡料和砂石加工料的最大粒径要求和级配要求。

(2).采用合理的爆破孔网参数和装药结构，提高钻孔的采爆率，降低成本，

提高产量。避免或减少大块石的二次破碎，提高开挖料的利用率。

初选的钻爆施工参数见表11-1,初拟的起爆网络参见图11-2,施工中根据爆破试验的

成果进行调整。

表11-1:主要钻爆施工参数

项目堆石料垫层料皆料加工

台阶存度(m)888

钻孔直径(mm)110110110

钻孔角度(°)90。90,90°

超深(m)111

孔深(m)999

孔距(m)332.5

排距(m)322.5

布孔方式正方形梅花形正方形

药卷直径(mm)90<bS090

装药长度(m)3+1.5+1.5(小90)3.5+1.575(4)90)3.5+1.5+1.5(690)

装药方式分段装药分段装药分段装药

堵塞长度(m)0.8+0.7+1.50.5+0.5+1.50.5+0.5+1.5

单孔药量(kg)37.440.540.5

单耗(kg/m,)0.520.840.81

起爆方式排间微差排间微差排间微差

附表说明：

1.①90mm药象桧每卷长度30cm,60cm两种规格加工，避免非整套装药。

2.扎内袋苗均为硝於炸玲。

(b)装药结构

为保证爆破能量分布适合沿孔深岩石阻抗的要求，孔内分段装药，孔口保证有1.5m堵塞

段，为避免在孔口段出现超径料，在堵塞段内距孔口1m位置放置1.5kg药卷，以保证孔口

段岩石的破碎效果。装药结构如图11一|所示。

图中：1.MSI〜MS6为亳秒雷管代码；

2.图中连接雷管为MSI即发雷管。

图11一|梅花形布孔排间微差起爆网络图

药卷

炸药间隔炸药间隔炸药堵塞段/

—

3.011.51-1.5I1.5导爆管

____J0.80.74

V_1

,——9.U---------»

单位:m

(A)堆石料试验炮孔装药结构图

(B)过渡料及砂石骨料加工原料试验炮孔装药结构图

图：11—3炮孔装药结构图

(C)钻孔与爆破

为获得良好级配，减小大块率，根据料场地形情况、地质情况、开采强度、钻机类型(Atlas

D7液压钻机)，初步拟定钻孔为垂直孔，倾角90度，爆破方向如图11—4所小在实际施

工过程中，将根据爆破试验成果进行调整。

图11-4：爆破方向与节理方向之间关系

11.4边坡施工

在石料场开采时，初步拟定边坡坡比为1：0.5,在施工中，根据岩石倾度调整。在靠近

边坡处，减小孔排距，孔底设缓冲层，小药量爆破，并严格控制边坡附近单响药量。炮

孔布置详见图11一|。

根据开采量和开采区域地形图计算，开采区域最终的底部高程为260m。为了边坡稳定及

工作人员的安全，在边坡280nl高程位置一马道，马道宽3m。开采过程中，加强对边坡危

石的处理和观察，开采一层处理上。对于边坡同部较差部位，如有必要，可采用倩喷

支护，以确保施工安全，锚喷支护范围、方法将根据现场实际情况而定。

图11一|石料场边坡保护爆破孔位布置示意图

12Umm-Duweima石料场施工进度及施工强度

12.1施工进度安排

(1)2003年12月底以前完成料场施工道路修建。

(2)2004年1月1日〜2004年3月31日，进行一期开采。完成料场292nl高程以上围堰填筑

用料的开挖，形成大的施工平台。

(3)2004年4月1日~2004年6月30日完成爆破试验。

(4)2004年7月1日〜2006年12月31日，进行二期开采。主要开采坝体填筑料，碎骨料原

料。

12.2.施工强度

石料场施工强度详见表12—1,根据施工强度表，石料场开挖开采最大时段月强度为29.37

万m3/月，出现在2005年2月。

表12—1石料场施工进度强度表

年月方量（万次）年月方量（万献）年月方量（万吩

2004.12005.127.552006.17.38

2004.25.002005.229.372006.25.27

2004.310.02005.313.922006.36.18

2004.42005.49.382006.45.95

2004.52005.58.852006.55.85

2004.62005.67.822006.64.21

2004.79.042005.77.532006.74.04

2004.89.372005.86.732006.83.58

2004.914.382005.95.762006.93.3

2004.1015.472005.105.582006.103.22

2004.1116312005.117.062006.1i4.38

2004.1229.232005.126.082006.123.97

总计301.76

13资源配置

13.1设备配置

13.1.1设备能力分析

•AtlasD7液压钻机

台班生产率P=480*v*kl

式中：钻进速度v=0.45m/min

时间利用系数kt-0.6

计算得P=130m/台班

生产能力Pm=P*3*25*q'式中：

q'为每延米钻孔爆破的岩石自然方量，由爆破设计确定，初定3X2.5X1。

故Pm=P*3*25*q'=130X3X25X3X2.5X1=73125田3/月

•挖掘机

技术生产率根据公式：Pj=60*q*n*k,.*ka*ky*kz计算

P..：反铲挖掘机生产率(nf为)。

q:铲斗的几何容量何)°

n:每分钟挖掘次数,根据公式n=60/(k“+tj2)计算。

k“：挖掘难易系数。

a:一次挖循环时间(s)。

上：掌子高低与旋转角大小的校正系数。

k：土壤可松系数。

k«h:铲斗充满系数。

K:挖掘机在掌子内移动影响系数。

根据实际生产条件，参考有关资料，公式中各项取值及计算如下表13-1：

表13-1挖掘机技术生产率计算表

X

\项目

机嬴\Pj

q(m3)k“

ntx(s)kcky

名称\(m3/h)k

CAT365

液压正201.34.21.81.1300.710.70.940.95

铲

4武正铲

191.741.80.710.70.940.95

挖掘机1.130

CAT365

液压反1323.51.391.1400.710.700.950.955

铲

每班生产率根据公式：P/8*P1*元计算

kt：为挖掘机工作时间利用系数。

Pj:反铲挖掘机生产率（m'/h）。

每月生产能力根据公式：P产匕*3*25计算

（每日3个台班，每月25个有效工作日计）。

公式中各项取值及计算如下表13-2：

表13-2挖掘机生产能力计算表

、能力

P„尸P、*3*25h=8*Pi*d

机械k.

名称月）仔/台班)

CAT365液压9664012890.8

正铲（4.2次）

4m3正铲挖掘

9199512270.8

机

CAT365液压

633608450.8

反铲(3.5m3)

•自卸汽车

技术生产率：根据公式：Pj-60*q*ke*kch*ksu/1”算

P”运输机械生产率（nf7h）,

q：运输机械的几何容量（m3）,

上：土壤可松系数

%,:汽车充满系数，

ku：运输损耗系数，

t:汽车运输一次循环时间(min),

t=tz+ty+tx+td

tz=n/n0+tr,

n：汽车需装铲斗数，

n。：挖掘机每分钟挖掘斗数，

tr:汽车进入装车位置时间(min),

ty:行车时间，ty=(60L/Vz+60L/Vk)*k'

L:运输距离(km),

vz:载重行车速度(km/h),

丫卜：空车行车速度(km/h),

k':加速或制动影响系数，

tx：卸料时间(min),

调车与等车时间(min),

根据实际生产条件及经验，参考中国有关资料，公式中各项取值及计算如下表13-3

汽车一次循环时间计算如下：

表13-3汽车一次工作循环时间计算表

\项

、目

tytxvv

TtzkL

机，dnnok,

(min)(km/h)(ka/h)(km)

(min)(min)(min)(min)

名称\(min)

32t

自

1.

卸19.574.6711.71.2260.3518251.022

汽39

车

技术生产率计算如表13-4：

表13-4自卸汽车技术生产率计算表

目

机械、.3

Pj(m7h)q(m)T(min)k。kSU

名称\

32t

31.619.519.570.720.750.98

自卸汽车

每班生产率根据公式：P、=8*Pj*k,计算

kt：为挖掘机工作时间利用系数，

巳：反铲挖掘机生产率（nf/h）,

每月生产能力根据公式：P『P,*3*25计算

（每日3个台班，每月25个有效工作日计）。

公式中各项取值及计算如表13-5：

321

152002030.8

自卸汽车

13.1.2设备能力验算

•挖掘机

CAT365液压正铲(4.2m3),4m3正铲，CAT365(3.5m3)液压反铲为Umm-Dueima石料场开

挖主要挖装机械。本石料场石方最大开挖强度29.37万m3/月，发生在2005年3月。本月拟

投入的主要挖装设备为为1台CAT365(4.2m3)液压正铲，1台4m3正铲,3台CAT365(3.5m3)

液压反铲。按机械利用率为0.8考虑，其开挖能力为(9.66+9.20)X0.8+3X6.34X

0.8=30.30万m3/月，满足要求。

•自卸汽车

32t自卸汽车由CAT365液压反铲装车，321自卸汽车，每月运输能力可达1.52万m3/月，石

方最大开挖强度29.37万m3/月,汽车利用率0.8,需用的汽车总数为29.37+1.425+0.8

二24.2台，取整数为25台。但考虑到天气，汽车性能等不利因素，最后确定投入30台自

卸汽车。

・钻机

AtlasD7液压钻机为Lmm-Dueima石料场钻爆设备，一台AtlasROCD7钻机开挖强度7.31

万m3/月。最大石方开挖强度为29.37万m3/月，发生在2005年3月，则需要的钻机为29.37

・7.31=4台。

13.1.3主耍开挖机械配置

主要开挖机械配置见表13—6

表13-6主要开挖施工设备表

序号设备名称型号规格单位数量适用

梯段爆破钻孔

1液压钻机ROC-D7台4