專利名稱：一種水上制備反濾料的加工系統(tǒng)及反濾料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用一種在水上制備反濾料的施工方法；本發(fā)明還涉及制備反濾料的加工系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
土質(zhì)心墻堆石壩的防滲墻與堆石體，由于材料性質(zhì)截然不同，滲透性能差異較大。 為了維持防滲墻滲透穩(wěn)定、減少滲透變形，因而設(shè)置反濾層。反濾層的作用十分重要，反濾料就是構(gòu)筑反濾層的填料，需量大，制備工藝較復(fù)雜，質(zhì)量要求高。工程上采用水下開采天然砂礫料制備反濾料的常規(guī)方法是由鏈斗式采砂船開挖毛料并裝運至砂駁船，依靠砂駁船運輸至碼頭，由膠帶機(或汽車挖裝)運輸上岸堆存，再由膠帶機(或汽車挖裝)運輸至反濾料制備系統(tǒng)進行加工生產(chǎn)反濾料。采用此種方法制備反濾料的生產(chǎn)方法有兩種一種方法是采用人工級配制備加工，另一種方法是采用天然篩選法加工。采用這兩種方法制備反濾料方法產(chǎn)生兩種不利的結(jié)果如果采用人工級配方法制備反濾料工藝復(fù)雜，需要投入較大的設(shè)備購置費用，消耗較大的資源；如果采用天然砂礫料篩選法必將造成大量棄料，致使反濾料的生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的要解決的技術(shù)問題是提供一種經(jīng)濟實用性好、有益于資源節(jié)約與生態(tài)環(huán)境保護并適應(yīng)水下開采水上制備土石壩反濾料的施工方法；本發(fā)明的另一個目的是提供用于制備反濾料的生產(chǎn)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
一種水上制備反濾料系統(tǒng)，包括采砂船，采砂船上設(shè)有振動篩，振動篩從上至下依次設(shè)有第一層篩網(wǎng)、第二層篩網(wǎng)和第三層篩網(wǎng)；第一層篩網(wǎng)與第一層溜槽相配合，第二層篩網(wǎng)與第二層溜槽相配合，第三層篩網(wǎng)與第三層溜槽相配合；第一層溜槽、第二層溜槽和第三層溜槽下方設(shè)有超徑石膠帶機和反濾料成品膠帶機；第三層篩網(wǎng)的篩面下設(shè)有接料漏斗)，接料漏斗與反濾料成品膠帶機和冼砂機相配合，冼砂機的出料口設(shè)有導料槽，導料槽與冼砂機和反濾料成品膠帶機相配合。在采砂船上還設(shè)有沉淀池。第三層溜槽上設(shè)有兩條通道，分別與超徑石膠帶機和反濾料成品膠帶機相配合。第二層溜槽上設(shè)有兩條通道，分別與超徑石膠帶機和反濾料成品膠帶機相配合。一種水上制備反濾料的方法，包括以下步驟
(1)在開采區(qū)內(nèi)，找到滿足反濾料設(shè)計質(zhì)量要求的具有連續(xù)級配的天然砂礫料料源，確定開采范圍并在水面上作好標識；
(2)根據(jù)要生產(chǎn)的反濾料的上、下包絡(luò)曲線計算加工反濾料的級配組成，并按重量百分比含量計算反濾料各中間級配的平均含量，確定生產(chǎn)出合格反濾料成品的不同粒度的最大與最小限度；(3)利用采砂船在水下開采毛料，毛料經(jīng)在毛料導料槽進入振動篩的第一層篩網(wǎng)，通過第一層篩網(wǎng)剔除反濾料的超徑石；通過第二層篩網(wǎng)與第三層篩網(wǎng)分別調(diào)整反濾料的中間級配；
(4)第二層篩網(wǎng)篩面上的40 20mm、第三層篩網(wǎng)篩面上的20 5mm、第三層篩網(wǎng)篩面以下<5mm的三種級配構(gòu)成反濾料，反濾料在膠帶機反濾料膠帶機上混合，并通過反濾料膠帶機裝入砂駁船。為滿足反濾料< 0. 075mm的顆粒含量<5%的質(zhì)量指標要求，將第三層篩網(wǎng)以下的 ^ 5mm的細料，導入冼砂機進行冼選分級，在生產(chǎn)過程中，通過調(diào)節(jié)冼砂機的供水量的大小，可以剔除< 0. 075mm的顆粒并控制和調(diào)整< 5mm細料的級配組成。第一層篩網(wǎng)篩面上的超徑石及第二層篩網(wǎng)篩面上多余的40 20mm和20 5mm 的礫石在超徑石膠帶機上混合，并通過超徑石膠帶機裝入砂駁船。在反濾料加工過程中，如果毛料中< 0. 075mm的顆粒含量<5%，第三層篩網(wǎng)篩面以下<5mm的細料不進入冼砂機冼選，系統(tǒng)不消耗生產(chǎn)用水，無需采取水處理措施，即可生產(chǎn)反濾料。在反濾料生產(chǎn)過程中，將冼砂機的尾水導入沉淀池，并在沉淀池中按:3mg/l的比例投放聚合氯化鋁。本發(fā)明提供的水下開采水上制備天然反濾料生產(chǎn)方法，采用在采砂船上直接生產(chǎn)加工反濾料，并實現(xiàn)一次加工成型。將成品反濾料裝上砂駁船運至堆存碼頭，并利用自卸砂駁船上自身配置的膠帶機進行卸料堆存。將制備反濾料的超徑石及多余的礫石混合料采運上壩作為土石壩的排水體用料，多余部份的超徑石用來進行治理崩岸工程，作為河岸提壩的護腳填筑用料。采用水下開采水上制備天然反濾料生產(chǎn)方法與常規(guī)方法相比較，省去了反濾料制備過程中的毛料運輸、上岸堆存、轉(zhuǎn)運、分級、配料、拌和及棄料的轉(zhuǎn)場運輸?shù)裙ば颦h(huán)節(jié)，減少了大量的資源投入和能源消耗，反濾料生產(chǎn)操作簡便、質(zhì)量穩(wěn)定。充分利用了當?shù)氐纳暗[料資源并在生產(chǎn)過程中采取因地制宜地的環(huán)境保護措施，實現(xiàn)了在開發(fā)、利用資源的同時， 而不損害自然環(huán)境。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2、圖3、圖4是本發(fā)明的使用實例示意圖。圖5為反濾料包絡(luò)曲線與取樣顆粒分析實驗級配曲線圖。
具體實施例方式本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖1所示，一種水上制備反濾料系統(tǒng)，包括采砂船1，采砂船1上設(shè)有振動篩2，振動篩2從上至下依次設(shè)有第一層篩網(wǎng)6、第二層篩網(wǎng)8和第三層篩網(wǎng)10 ；第一層篩網(wǎng)6與第一層溜槽7相配合，第二層篩網(wǎng)8與第二層溜槽9相配合，第三層篩網(wǎng)10與第三層溜槽11相配合；第一層溜槽7、第二層溜槽9和第三層溜槽11下方設(shè)有超徑石膠帶機3和反濾料成品膠帶機4 ；第三層篩網(wǎng)10的篩面下設(shè)有接料漏斗12，接料漏斗12與反濾料成品膠帶機4和冼砂機13相配合。在采砂船1上還設(shè)有沉淀池15。上述采砂船1為鏈斗式采砂船，振動篩2為三層圓振動篩，冼砂機13為螺旋式冼砂機。超徑料膠帶機3與反濾料膠帶機4為梭式膠帶機，安裝在采砂船1的兩側(cè)面，可以伸縮裝料。裝料時砂駁船15與砂駁船16分別?？吭诓缮按?的兩側(cè)。本發(fā)明的的工作過程如下 1、施工準備
(1)、根據(jù)規(guī)劃部門批準的反濾料制備加工的料源規(guī)劃開采區(qū)內(nèi)，采用坑探的方法，找到具有連續(xù)級配并滿足反濾料設(shè)計質(zhì)量要求的天然砂礫料料源，制定反濾料料源規(guī)劃。O)、在規(guī)劃好的采區(qū)內(nèi)，測量人員根據(jù)料場附近的三角網(wǎng)點和水準網(wǎng)點資料，加密測量開采施工所需的控制點及水準點，并在規(guī)劃好的采區(qū)內(nèi)施測開采條塊的控制坐標或邊線，設(shè)置必要的標志或浮標，便于采砂船定位。(3)、根據(jù)所需制備的反濾料的技術(shù)要求與施工進度要求，制定反濾料加工的施工方案，選擇采砂船與運輸砂駁以及反濾料加工設(shè)備的型號及數(shù)量并做好人力資源配置計劃。2、采砂船定位
(1)、鏈斗式采砂船采取向上游逆水定位，起始位置在規(guī)劃好的采區(qū)條塊的下游端。采砂船進入現(xiàn)場后，首先在上游拋投領(lǐng)水錨(主纜錨)，再拋設(shè)左右弦角纜錨，在測量儀器的監(jiān)控下絞動錨鏈，將采砂船準確定位在預(yù)定規(guī)劃的開采條塊內(nèi)。O)、為方便裝載砂駁、輔助船駁?？考斑^往船駁航行的安全，采砂船五錨均設(shè)有壓纜裝置，可將錨纜繩從船弦將錨索壓至河床，并在錨地設(shè)浮標或標志，以方便起錨移位和警示其他施工機械。(3)、為減少輔助船舶的投入，采砂船拋錨采用自航砂駁絞錨機拋錨，起錨采用自身絞錨機起錨。陸上岸錨采用人工和陸上設(shè)備協(xié)助拋、起錨。3、水下開采
(1)、開采厚度和和條寬
為均勻有序開采有用料層，鏈斗式采砂船主要采用分層、分條塊的開采方法，在不同的采區(qū)和條塊內(nèi)(視水深、料層厚度、水流流速、航道情況)選擇最佳分層厚度和分條寬度。 150m3/h鏈斗采砂船分層厚度1. 5 an呈扇形擺動開挖，分條寬度40m。O)、開采方法
鏈斗式采砂船在每條塊內(nèi)均為船頭向上游，自下游向上游全斷面開采。為改善采區(qū)的航道條件，在相鄰兩條塊之間要保證有ι an的重疊開采，以避免漏挖而成條坎。采砂船移位前，由淺到深分層有序開采，以免漏采而成門坎。4、水上反濾料加工系統(tǒng)調(diào)試運行
(1)、調(diào)試三層振動篩，以獲取最佳振幅并確定振動篩每層篩面網(wǎng)孔尺寸的大小。(2)、調(diào)試分料溜槽靈敏度，以獲取并記錄各分料溜槽不同分料流量的工況下所對應(yīng)的各分料溜槽上的活動翻板門開度的大小。(3)、調(diào)試冼砂機，根據(jù)冼砂機不同供水量的工況下，試驗并記錄冼砂機出料<5mm 的細料中所對應(yīng)的顆粒成份變化，以獲取冼砂機最佳供水量。5、反濾料制備過程a、根據(jù)要生產(chǎn)的天然砂礫反濾料的級配上、下包絡(luò)曲線計算加工反濾料的級配組成 (見表1所示)，并按重量百分比含量計算反濾料各中間級配的平均含量，確定生產(chǎn)出合格反濾料成品的不同粒度的最大與最小限度，如圖5所示，一種反濾料各粒徑平均百分比量計算結(jié)果40 20mm占30%，20 5mm占30%，<5mm的顆粒含量占40%，(其中要求；^ 0. 075mm 的顆粒含量<5%)。
表ι激濾料將《&+條.褻
上包繳
乎均幾
<15 BB
45S
11. 5
7- 7
S0.b、按照所加工反濾料各中間級配的平均重量百分比含量，設(shè)計并制定反濾料的水上加工生產(chǎn)工藝流程，水上開采毛料的采砂船開采的毛料，經(jīng)導料槽5導入振動篩2的第一層網(wǎng)6的篩面上進行第一級篩分，將天然毛料級配中的> 40mm的超徑石剔除，剔除的 ^ 40mm的超徑石進入第一層溜槽7，由第一層溜槽7導入超徑料膠帶機3。C、剔除超徑石后的第一層網(wǎng)6以下的< 40mm的混合砂礫料，直接進入振動篩2的第二層篩網(wǎng)8的篩面上進行第二級篩分，第二層篩網(wǎng)8的篩面上的40 20mm的級配礫石進入第二層溜槽9。第二層溜槽9上的砂礫料可進入兩個通路既可進入超徑料膠帶機3， 又可進入反濾料膠帶機4。d、第二篩網(wǎng)8篩面以下的< 20mm混合料，直接進入第三層篩網(wǎng)10的篩面上進行第三級篩分，篩面以上的20 5mm級配的礫石進入第三層溜槽11，第三層溜槽11可分成兩路既可進入超徑石膠帶機3，又可進入反濾料膠帶機4。e、振動篩2的第三篩網(wǎng)10的篩面以下彡5mm的細料通過接料漏斗12既可以進入反濾料膠帶機4，又可以進入冼砂機13。滿足反濾料質(zhì)量要求的< 5mm的細料，由漏斗12 直接進入反濾料膠帶機4。不能滿足反濾料質(zhì)量要求的< 5mm的細料，由漏斗12導入冼砂機13進行處理。細料中< 5mm的顆粒級配及< 0. 075mm的顆粒含量，可以通過調(diào)節(jié)進入冼砂機13的供水量大、小來實現(xiàn)。經(jīng)冼砂機13脫泥、脫水處理后的能夠滿足反濾料要求的砂料，再通過導料槽14進入反濾料膠帶機4。f、反濾料由40 20mm、20 5謹、<5謹?shù)娜N級配組成，并在膠帶機4上混合，并通過膠帶機4裝入砂駁船16。振動篩面上> 40mm的超徑石及多余的40 20mm、20 5mm 的礫石在超徑料膠帶機3上混合，并通過超徑料膠帶機3裝入砂駁船17。g、天然反濾料生產(chǎn)冼砂機13排出的尾水中不含有機成份，其主要成份是泥質(zhì)懸濁物。為保證被開采河道的水質(zhì)不受泥質(zhì)懸濁物的污染，在反濾料生產(chǎn)過程中，將冼砂機14 的尾水導入沉淀池15，并在沉淀池中按;3mg/l的比例投放聚合氯化鋁，聚合氯化鋁的作用是吸附懸濁物加速沉淀。上述反濾料制備系統(tǒng)的設(shè)備所需供電電源，由采砂船自備的柴油發(fā)電機組供應(yīng)。 本控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件包括主控級(上位機)應(yīng)用軟件和控制單元(PLC)應(yīng)用軟件，將反濾料加工系統(tǒng)與采砂船的控制系統(tǒng)實行自動集中控制。同時保留一套完全獨立的現(xiàn)地手控操作系統(tǒng)，以滿足反濾料加工系統(tǒng)的獨立操作。即自動控制系統(tǒng)一旦因故退出運行時，應(yīng)能實時、安全的切換到手動控制系統(tǒng)運行方式。反濾料制備系統(tǒng)的控制程序，實行逆物料流動方向啟車和順物料方向停車的方式進行自動控制。上述裝有反濾料成品的反濾料砂駁16駛往向堆料碼頭堆存。裝有混合物超徑石的自航自卸式超徑石砂駁17，可駛往向堆料碼頭堆存，作為排水棱體用料。當壩體或作排水棱體用料還有富余時，可以作為治理崩岸的拋石護腳料。6、反濾料與超徑石裝載及水上運輸
150m3自航式砂駁分別?？吭诓缮按瑑蓷l出料膠帶機的左弦或右弦，反濾料與超徑石分別由采砂船的兩條梭式出料膠帶機輸送，分別裝卸在兩艘砂駁的料倉內(nèi)，當砂駁料倉料堆高出甲板Im左右時，則采砂船絞駁機將砂駁牽動前移直至砂駁料倉全部裝滿，自航式砂駁解纜運輸至堆料碼頭上岸堆存。
權(quán)利要求
1.一種水上制備反濾料的加工系統(tǒng)，包括采砂船(1)，其特征在于采砂船(1)上設(shè)有振動篩(2)，振動篩(2)從上至下依次設(shè)有第一層篩網(wǎng)(6)、第二層篩網(wǎng)(8)和第三層篩網(wǎng) (10);第一層篩網(wǎng)(6)與第一層溜槽(7)相配合，第二層篩網(wǎng)(8)與第二層溜槽(9)相配合， 第三層篩網(wǎng)(10)與第三層溜槽(11)相配合；第一層溜槽(7)、第二層溜槽(9)和第三層溜槽(11)下方設(shè)有超徑石膠帶機(3)和反濾料成品膠帶機(4);第三層篩網(wǎng)10的篩面下設(shè)有接料漏斗(12)，接料漏斗(12)與反濾料成品膠帶機(4)和冼砂機(13)相配合，冼砂機(13) 的出料口設(shè)有導料槽(14)，導料槽(14)與冼砂機(13)以及反濾料成品膠帶機(4)相配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水上制備反濾料的加工系統(tǒng)，其特征在于在采砂船(1)上還設(shè)有沉淀池(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水上制備反濾料的加工系統(tǒng)，其特征在于第三層溜槽(11) 上設(shè)有兩條通道，分別與超徑石膠帶機(3)和反濾料成品膠帶機(4)相配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水上制備反濾料的加工系統(tǒng)，其特征在于第二層溜槽(9)上設(shè)有兩條通道，分別與超徑石膠帶機(3)和反濾料成品膠帶機(4)相配合。
5.利用權(quán)利要求1所述的水上制備反濾料系統(tǒng)生產(chǎn)反濾料的方法，其特征在于包括以下步驟(1)在開采區(qū)內(nèi)，找到滿足反濾料設(shè)計質(zhì)量要求的具有連續(xù)級配的天然砂礫料料源，確定開采范圍并在水面上作好標識；(2)根據(jù)要生產(chǎn)的反濾料的上、下包絡(luò)曲線計算加工反濾料的級配組成，并按重量百分比含量計算反濾料各中間級配的平均含量，確定生產(chǎn)出合格反濾料成品的不同粒度的最大與最小限度；(3 )利用采砂船在水下開采毛料，毛料經(jīng)過毛料導料槽(5 )進入振動篩(2 )的第一層篩網(wǎng)(6)，通過第一層篩網(wǎng)(6)剔除反濾料的超徑石；通過第二層篩網(wǎng)(8)與第三篩網(wǎng)(10)分別調(diào)整反濾料的中間級配；(4)第二層篩網(wǎng)(8)篩面上的40 20mm、第三層篩網(wǎng)(10)篩面上的20 5mm、第三層篩網(wǎng)(10)篩面以下<5mm的三種級配構(gòu)成反濾料，反濾料在反濾料膠帶機(4)上混合，并通過反濾料膠帶機(4 )裝入砂駁船(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)反濾料的方法，其特征在于為滿足反濾料<0.075mm 的顆粒含量<5%的質(zhì)量指標要求，將第三層篩網(wǎng)(10)以下的< 5mm的細料，導入冼砂機進行冼選分級，在生產(chǎn)過程中，通過調(diào)節(jié)冼砂機(13)的供水量的大小，可以剔除< 0. 075mm的顆粒并控制和調(diào)整< 5mm細料的級配組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)反濾料的方法，其特征在于第一層篩網(wǎng)(6)篩面上的超徑石及第二層篩網(wǎng)(8)篩面上多余的40 20mm和20 5mm的礫石在超徑石膠帶機(3) 上混合，并通過超徑石膠帶機(3 )裝入砂駁船(16 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)反濾料的方法，其特征在于在反濾料加工過程中，如果毛料中彡0. 075mm的顆粒含量<5%，第三篩網(wǎng)(10)篩面以下<5mm的細料不進入冼砂機冼選，系統(tǒng)不消耗生產(chǎn)用水，即可生產(chǎn)反濾料。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)反濾料的方法，其特征在于在反濾料生產(chǎn)過程中，將冼砂機(13)的尾水導入沉淀池(15)，并在沉淀池中按;3mg/l的比例投放聚合氯化鋁。
全文摘要
一種水上制備反濾料的加工系統(tǒng)及反濾料制備方法，采用在采砂船上直接生產(chǎn)加工反濾料并實現(xiàn)一次加工成型，直接將成品反濾料裝上砂駁船運至堆存碼頭的成品堆場。省去了毛料運輸、上岸堆存、轉(zhuǎn)運、分級、配料、拌和及棄料的轉(zhuǎn)場運輸?shù)墓ば?。采用水上制備反濾料的施工方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有工藝先進、操作簡便、質(zhì)量穩(wěn)定，環(huán)保性好，自動化程度高，反濾料生產(chǎn)能耗指標小，生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生廢棄物料，不占用系統(tǒng)建設(shè)用地。節(jié)省工程投資，縮短系統(tǒng)建設(shè)工期30天以上，降低生產(chǎn)成本40%，實現(xiàn)了在開發(fā)、利用資源的同時，不損害自然環(huán)境。
文檔編號E02B7/06GK102199918SQ20111007813
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者劉宏 申請人:葛洲壩集團第五工程有限公司