砂石骨料是混凝土最基本的組成成分，每立方米混凝土中約需要1.5立方米的骨料。人工砂石骨料級(jí)配和質(zhì)量都比較好，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中應(yīng)用廣泛。本文詳細(xì)介紹人工砂石骨料加工系統(tǒng)及其選型設(shè)計(jì)。

人工砂石骨料加工系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)環(huán)節(jié)組成：毛料開(kāi)采及運(yùn)輸、粗碎加工、中細(xì)碎加工、制砂加工、篩分與沖洗等。

一、料場(chǎng)的開(kāi)采

(1)開(kāi)采方案

通常情況下，料場(chǎng)都采取梯段作業(yè)，開(kāi)采方案中需根據(jù)料場(chǎng)地形地質(zhì)條件和擬采用的開(kāi)挖設(shè)備類型和型號(hào)確定梯段高度、邊坡坡比、馬道寬度、支護(hù)防護(hù)形式等。

料場(chǎng)運(yùn)輸方案?？紤]公路運(yùn)輸、豎(斜)井運(yùn)輸?shù)刃问健?/p>

公路運(yùn)輸要求地形和場(chǎng)地條件適合布置公路，一般運(yùn)輸線路長(zhǎng)，生產(chǎn)運(yùn)行期需投入的裝運(yùn)設(shè)備多，但生產(chǎn)管理簡(jiǎn)單，地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)小，易于穩(wěn)定生產(chǎn)。

豎(斜)井運(yùn)輸要求地質(zhì)條件適合布置豎(斜)井，可減小運(yùn)距，需投入的裝運(yùn)設(shè)備少，但應(yīng)充分考慮豎(斜)井及相連接的平洞的防護(hù)措施和出現(xiàn)坍塌或石渣堵塞的處理措施，考慮爆破作業(yè)對(duì)其穩(wěn)定的影響，必要時(shí)需降低爆破規(guī)模，生產(chǎn)管理復(fù)雜，地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)大。

(2)爆破作業(yè)

料場(chǎng)爆破作業(yè)主要有：①毛料的大面積爆破作業(yè)，常采用鉆孔爆破作業(yè)形式，但為了大規(guī)模生產(chǎn)，有時(shí)采用洞室爆破作業(yè)。為降低單響藥量、從而降低地震波、空氣沖擊波等常采用排間(孔間)微差梯段爆破作業(yè)；②邊坡處理爆破作業(yè)，常采用預(yù)裂爆破(大面積、大孔徑)、光面爆破(局部、小孔徑)等爆破作業(yè)形式，以降低對(duì)永久(臨時(shí))邊坡的影響，利于邊坡的安全穩(wěn)定；③工作面(路面)平整作業(yè)，常采用手風(fēng)鉆鉆孔爆破修整。

(3)邊坡處理

邊坡坡面施工前常在開(kāi)挖范圍外設(shè)頂部截排水溝，預(yù)裂爆破及小范圍的光面爆破已成為料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖中保持巖面平整、減小對(duì)基巖影響，從而利于邊坡安全穩(wěn)定的常用措施。聚能爆破等新爆破工藝因效果好、成本低等優(yōu)勢(shì)在預(yù)裂爆破中不斷得到應(yīng)用。高邊坡設(shè)置馬道(含安全、清掃馬道)。坡面上局部松動(dòng)體采用機(jī)械或人工除撬，根據(jù)地質(zhì)情況確定土質(zhì)邊坡的植草、噴植、巖質(zhì)邊坡的錨索、錨筋樁、錨桿、(掛網(wǎng))噴混凝土、漿砌石或混凝土回填等防護(hù)措施的應(yīng)用。

二、破碎加工段

破碎加工是人工砂石骨料生產(chǎn)中最關(guān)鍵的一環(huán)，破碎的原理有擠壓(層壓)、扭曲(剪切)、沖擊(打擊、撞擊)、研磨等多種力的作用或組合作用形式。破碎工藝的選擇和破碎設(shè)備的選型與配置對(duì)人工砂石料系統(tǒng)的成敗起著決定性的作用。采用粗碎、中碎、細(xì)碎三段破碎，根據(jù)設(shè)備加工情況和骨料的需求情況，有的破碎環(huán)節(jié)形成閉路循環(huán)加工，用于調(diào)整砂石料級(jí)配。

(1)粗碎加工

粗碎用于處理料場(chǎng)開(kāi)采出來(lái)的毛料。廣泛應(yīng)用于粗碎的設(shè)備有旋回破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)等。

旋回破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是適用各種巖石類型，無(wú)需振動(dòng)給料機(jī)給料，處理能力大，允許進(jìn)料粒徑大，破碎料粒徑分布均勻粒形好，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)可靠等。缺點(diǎn)是土建工程量大，機(jī)體高大、重量大，設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜，檢修復(fù)雜、檢修周期長(zhǎng)，一般需配備起重設(shè)備配合檢修，總體投資大等。

顎式破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外型尺寸小，運(yùn)行可靠、排料口調(diào)整方便，維修方便，土建工程量小，顎式破碎機(jī)運(yùn)行一般配置振動(dòng)給料機(jī)篩分給料，避免物料過(guò)破碎，但易卡料，生產(chǎn)穩(wěn)定性可靠性差，處理能力較小，破碎產(chǎn)品粒形較差。

(2)中、細(xì)碎加工

中細(xì)碎加工設(shè)備常選用反擊式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)等，較少情況下也有采用顎式破碎機(jī)生產(chǎn)制砂原料。圓錐破碎機(jī)根據(jù)工作原理分有偏心式和慣性式破碎機(jī)，前者應(yīng)用較廣泛，根據(jù)液壓缸數(shù)量分有單缸和多缸圓錐破碎機(jī)，后者應(yīng)用較多。圓錐破碎機(jī)處理能力高，破碎比大，產(chǎn)品粒度均勻，適合于堅(jiān)硬巖石破碎，但設(shè)備體積大、重量大，襯板消耗量大，設(shè)備價(jià)格高。

一般來(lái)講，破碎工藝有如下幾種形式：a．粗碎和中碎開(kāi)路生產(chǎn)；b．粗碎和中碎開(kāi)路生產(chǎn)，細(xì)碎采用閉路生產(chǎn)；c．粗碎開(kāi)路，中細(xì)碎均閉路生產(chǎn)。

第一種工藝的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)循環(huán)負(fù)荷，土建量小，設(shè)備配置相對(duì)較少，缺點(diǎn)是生產(chǎn)控制困難；

第二種工藝的優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)負(fù)荷輕，缺點(diǎn)是系統(tǒng)布置較為復(fù)雜，生產(chǎn)控制較為困難；

第三種工藝的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)生產(chǎn)控制簡(jiǎn)單，中細(xì)碎協(xié)調(diào)作業(yè)可滿足工程建設(shè)各個(gè)時(shí)期不同級(jí)配骨料的生產(chǎn)要求，系統(tǒng)布置靈活，缺點(diǎn)是系統(tǒng)土建量大、設(shè)備配置相對(duì)較多，部分物料需返回篩分破碎，循環(huán)負(fù)荷高。

(3)機(jī)制砂加工

常用機(jī)制砂加工設(shè)備有沖擊式破碎機(jī)、棒磨機(jī)，工程應(yīng)用中還有超細(xì)碎圓錐破碎機(jī)，如GPY系列單缸圓錐破碎機(jī)和多缸圓錐破碎機(jī)。棒磨機(jī)最為常用，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、工作可靠，但機(jī)體龐大、重量大。沖擊式破碎機(jī)體積小、重量小，根據(jù)腔型常分為石打石、石打鐵兩類，石打石常用于硬巖制砂、石打鐵常用于軟巖制砂，石打鐵產(chǎn)粉率高于石打石腔型（制砂機(jī)“石打石”和“石打鐵”還分不清？選不對(duì)破碎方式，直接影響生產(chǎn)！）。

目前常用的制砂工藝有：a．沖擊式破碎機(jī)加棒磨機(jī)聯(lián)合制砂；b．棒磨機(jī)單獨(dú)制砂；c．沖擊式破碎機(jī)物料不分級(jí)單獨(dú)制砂；d．沖擊式破碎機(jī)物料分級(jí)制砂等。

三、篩分和沖洗

由于人工砂石加工需要分級(jí)加工破碎，同時(shí)由于料源巖石含泥和雜質(zhì)的影響，人工砂石加工系統(tǒng)一般都需要設(shè)計(jì)篩分和沖洗工藝。主要設(shè)備有：篩分給料類(常用設(shè)備為粗碎用重型振動(dòng)給料機(jī))及篩分分級(jí)類。篩分分級(jí)設(shè)備有圓振篩、直線篩、水平三軸篩等，廣泛應(yīng)用于粗細(xì)骨料分級(jí)，一般均可實(shí)施干濕篩分作業(yè)。三軸振動(dòng)篩在近年得到推廣應(yīng)用，采用三軸強(qiáng)迫同步的振動(dòng)方式，可以實(shí)施圓振動(dòng)、直線振動(dòng)或橢圓振動(dòng)的轉(zhuǎn)換，不易堵塞，篩分效率較高

環(huán)境保護(hù)

人工砂石加工系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中一般都會(huì)產(chǎn)生較多的廢水、廢渣、粉塵，需要進(jìn)行有效的處理才能滿足環(huán)境保護(hù)的要求，目前有的工程已基本實(shí)現(xiàn)零排放。

(1)用水工藝

目前水電工程實(shí)踐中的用水工藝有干式生產(chǎn)、濕式生產(chǎn)和半干式生產(chǎn)。干式生產(chǎn)由于對(duì)料源含泥和其它雜質(zhì)要求程度高，需配合完善的高效除塵系統(tǒng)，因而產(chǎn)品質(zhì)量不易保證，環(huán)境保護(hù)(主要是空氣污染、不符合職業(yè)健康要求方面)壓力大。

濕式生產(chǎn)由于有去泥、降塵、提高篩分效率等優(yōu)點(diǎn)，在常態(tài)混凝土工程中廣泛應(yīng)用，但也帶來(lái)了砂的水力分級(jí)過(guò)程中小粒徑粒級(jí)物料的流失、含水物料破碎作業(yè)時(shí)成品率降低、成品砂的脫水困難、綜合成品率低和生產(chǎn)廢水處理復(fù)雜等弊端。

半干式生產(chǎn)由于有用水點(diǎn)靈活、可綜合干式生產(chǎn)、濕式生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)等特點(diǎn)，近年來(lái)被各工程廣泛應(yīng)用。

（河道采砂遭禁止，機(jī)制砂迎來(lái)新機(jī)遇。干法制砂VS濕法制砂，誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣？如何選擇？

(2) 除塵裝置

目前在水利水電工程中應(yīng)用的除塵設(shè)備和工藝主要為密閉除塵、布袋除塵器、脈沖除塵器、靜電除塵器等，結(jié)合系統(tǒng)工藝，分別有各自的應(yīng)用范圍，一般除塵效果均能滿足要求，若能將成本控制在工程承受范圍內(nèi)，均有不錯(cuò)的應(yīng)用前景。另外，利用干化池進(jìn)行重力沉淀作污泥或細(xì)砂的分離處理，由于投資省、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、成本低，在地形條件較好的工程中仍然廣泛應(yīng)用。在成品砂含泥質(zhì)量指標(biāo)滿足質(zhì)量要求的情況下，工程實(shí)踐中干化池回收料，刮泥機(jī)、壓濾機(jī)、除塵裝置回收料添加進(jìn)入系統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)成為成品砂的組成部分，達(dá)到改善砂的級(jí)配組成、提高石粉含量的目的的做法在各工程也有較多應(yīng)用。

電氣控制

在系統(tǒng)電氣控制方面，PLC控制、工業(yè)電視和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制方面，近年來(lái)都得到了長(zhǎng)足發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)，可有效提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，減少設(shè)備事故，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)資源的合理化配置，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。

在保證骨料產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，人工砂石料加工系統(tǒng)具有較強(qiáng)的成品料級(jí)配調(diào)節(jié)能力，保證不同施工時(shí)段骨料耗用級(jí)配的平衡；同時(shí)降低加工成本。