引江济淮工程天然建筑石料场储量估算及质量评价

徐宜飞

（安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司，安徽 合肥 230022）

引江济淮工程是淮河、长江流域及全国水资源综合规划中明确提出的由长江下游向淮河中游地区跨流域补水的重大水资源配置工程，是全国172 项重大水利项目的标志性工程。

根据初设文件，建设本工程枢纽建筑物所用砂石料均采用外购方式，前期勘察阶段对本工程外购所需的砂石料场进行了详细调查，并进行了相关的物理力学性试验工作，考虑到引江济淮工程沿线前期所调查的石料场部分已处于关停状态，为满足本工程粗骨料需求，建设单位拟使用巢湖某矿山的石料轧制粗骨料，现开展该料场石料调查研究，对料场石料储量进行估算，并选取具有代表性的石料，进行室内试验以评价其质量。

1 概述

巢湖某矿山根据料场的具体分布位置，从西向东依次可分为PS 石料场、DS 石料场以及GS 石料场。PS 石料场位于东侧山脊，该山脊走向为近南北向，山脊高程150～188m，两侧山坡原始坡度约为25°～30°，该料场北端由于开采石料，形成了一个大坑口（称为B 坑口），该坑口已开采至75m 高程，坑口底部面积约1.6 万m2，另外在该石料场的东侧山坡上尚分布有两个小的采石坑口。

DS 石料场位于中部山脊，山脊走向为近南北向，山脊高程为95～125m，两侧山坡原始坡度为30°，该料场东侧山坡由于开采石料，形成了三个较大的坑口，从北向南依次为A、C 及D 坑口，A 坑口已开采至45m 高程，坑口底部面积约为2.3 万m2，C 坑口现已开采至50m 高程，坑口底部面积约为1.1 万m2。C坑口东侧紧临D 坑口，D 坑口已开挖至52m 高程，坑口底部面积约为1.1 万m2。

GS 石料场位于DS 料场东侧山脊，该料场面积较大，山脊走向为近北东向，山脊高程为152～192m，料场内分布有两条较大山沟，山沟下部一般45m 高程以下为坡积物。

2 储量估算

2.1 储量估算原则

黄龙组上、下段灰岩，船山组灰岩以及栖霞组第一段灰岩岩石强度较高，质量较好，夹层较少，可作为有用层，而其余地层夹泥岩、白云岩或其他夹层，储量计算时不以考虑，另外栖霞组第二段灰岩为含燧石条带（P1q2）灰岩，栖霞组第三段为微晶生物屑灰岩与含燧石结核灰岩互层（P1q3），含有燧石条带或燧石结核灰岩SiO2含量较高，加工成粗骨料后则可能存在与水泥中的碱发生活性反应，在石料开采时亦难以分离出来，因此储量计算时亦不考虑栖霞组第二段及第三段。

考虑到石料场表层局部浅层覆盖，另外地表以下3～5m 岩溶较发育，属表层强烈溶蚀风化带，则储量计算时将地表以下4m 作为无用层考虑，而4m以下岩溶率统一按5%考虑。

2.2 储量估算方法

依据《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2015）（以下简称《规程》），本次对该石料场储量估算采用平行断面法，即采用相邻两断面的断面面积平均值乘以断面平均间距计算储量的方法。

按照平行断面法对该料场的PS、DS 以及GS 石料场分别进行计算如下：

PS 石料场有用层储量为344.3 万m3，无用层储量为53.9 万m3，考虑综合岩溶率5%，则剥采比为21.7%；实际可开采方量考虑无用夹层5%，则实际可开采体积为344.3×（1-5%-5%）=310 万m3。

(3)有轨电车驾驶人员必须要进行职业心理培训，具有较高的心理素质和工作热情，将其作为一种事业，进行拼搏；

DS 石料场有用层储量367.8 万m3，无用层储量38.7 万m3，考虑综合岩溶率5%，则剥采比为16.3%；实际可开采方量考虑无用夹层5%，则实际可开采体积为367.8×（1-5%-5%）=331 万m3。

GS 石料场有用层储量693.94 万m3，无用层储量132.78 万m3，考虑综合岩溶率5%，剥采比为25.4%；实际开采方量考虑无用夹层5%，则实际可开采体积693.94×（1-5%-5%）=625 万m3。

根据以上三个料场的估算结果，三个料场实际可开采方量为1266 万m3。

3 粗骨料质量评价

对该石料场石料选取具有代表性的试样，开展室内试验工作，试验项目主要包含岩块饱和抗压强度、碱活性、以及粗骨料的坚固性、压碎指标、硫酸盐与硫化物含量等内容。

3.1 力学性能指标

本次石料场野外测绘期间，从所开挖的坑口中按不同岩性采取了部分岩块进行单轴饱和抗压强度试验以及室内点荷载强度试验，试验成果见表1、表2。

表1 石料场岩芯抗压强度试验成果表

表2 石料场岩块点荷载试验成果表

3.2 物理化学指标

本次野外勘测期间在原采石坑口分别对栖霞组第一段沥青质灰岩（P1q1）、黄龙组微晶灰岩（C2h2）以及黄龙组下段巨晶灰岩（C2h1）取样进行骨料压碎指标以及坚固性试验，另外对每组岩块进行了硫酸盐及硫化物（SO3）含量测试，检测试验成果分别参见表3、表4。

表3 骨料压碎指标及硫酸盐、硫化物含量试验成果表

表4 骨料坚固性试验成果表

由表3、表4 可知，3 组骨料的坚固性指标及5组骨料硫酸盐、硫化物含量均满足《规程》以及《水工混凝土施工规范》（SL677-2014）（以下简称《规范》）中混凝土人工粗骨料质量技术标准要求，但压碎指标较高，不能满足《规范》的要求。

3.3 碱活性反应

碱活性反应是指混凝土骨料中碱活性反应物质与水泥中的碱（Na2O+K2O）发生反应并产生体积膨胀，从而引起混凝土开裂的现象。通常能产生这种反应的物质以凝胶形式的二氧化硅为主。该料场以沉积岩为主，沉积岩层如硅质岩中的蛋白石、玉髓、微晶～隐晶质石英；石英砂岩及硬砂岩中的微晶～隐晶质石英、应变石英；碳酸盐岩中的灰质白云岩或白云质灰岩，硅质白云岩或硅质灰岩等均可能发生碱活性反应。

为工程安全考虑，本次石料场勘测时，在石料场原有坑口内对黄龙组巨晶及微晶灰岩（C2h）以及栖霞组第一段沥青质灰岩（P1q1）共采取了4 组样品进行碱活性试验，碱活性试验检测成果见表5。

表5 碱活性试验检测成果表

由表5 可知，本次所取四组样品，14 天的砂浆膨胀率均小于1%，均为非碱硅酸反应活性骨料。

4 结论

（1）采用平行断面法对巢湖市某矿山石料场的三个石料储量进行了估算，得出三个料场实际可开采方量为1266 万m3。

（2）选取具有代表性的原岩及粗骨料试样，进行室内力学性能、物理化学性能以及碱活性试验。试验结果表明：该料场骨料的饱和吸水率、硫酸盐及硫化物含量、坚固性以及碱活性指标均符合《规程》以及《规范》的有关规定。

（3）该石料场原岩单轴抗压强度离散性较大、部分强度值较低，粗骨料压碎指标超标，不能满足《规程》和《规范》的要求，故该料场不建议作为引江济淮主体工程粗骨料料源。

（4）建议有关单位对该料场扩大取样面，进一步研究料场骨料使用的可行性