水泥厂矿渣存储库、石灰石存储库方案设计研究

姚红

摘 要：水泥厂建厂以来，矿渣存储库、石灰石存储库一直没有建设;矿渣、石灰石一直露天堆放。去年以来，国家环保部、介休市环保局多次督查和检查，要求所有原材料进入库内密闭堆放，新建矿渣存储库、石灰石存储库迫在眉睫。

关键词：矿渣存储库;石灰石存储库;方案设计

1 现场现状

设计矿渣存储库场地比较开阔。东侧为一座地磅房，西侧为挡土墙，北侧为场内与场外之间的围墙，南侧为场内运输通道以及煤堆棚。现场露天堆放矿渣。采用汽车自卸矿渣，推土机上料。设计石灰石存储库场地较为狭窄。东侧为挡土墙，挡土墙上部为道路，西侧为石灰石破碎间，北侧为砂岩堆场及场内运输通道。现场露天堆放石灰石，采用汽车自卸石灰石，推土机上料进行石灰石破碎。本次设计主要是用于存储矿渣、石灰石，对矿渣、石灰石材料进行全封闭设计。

2 方案论述

本设计以汾西矿业水泥厂设计委托及现场收集资料为设计依据，并结合现行相关规程、规范要求，对矿渣、石灰石进行全封闭方案设计。

2.1 矿渣存储库方案

本次设计对矿渣存储库提出以下两个方案进行比较。

方案一：矿渣存储库（轻型门式刚架结构）

设计使用年限：50年。

防火：戊类二级厂房。

矩形尺寸：最大跨度40m，长度72m;面积约2880m2。

建筑高度：檐高9.65m;体积约27792m3。

外墙围护：2.5m高挡墙采用钢筋混凝土结构，2.5m以上做檩条外挂0.5mm厚单层彩钢板。

屋面围护：采用檩条外挂0.5mm厚单层彩钢板。

结构形式：2.5m高扶壁柱挡墙采用钢筋混凝土结构;厚度约250mm。主体采用轻型门式刚架;刚架柱脚座于扶壁柱上。主体基础采用独立基础;挡墙下采用条形基础。

存储量：储量计算（预留车辆通道宽6m，自然堆放角30度，最高堆高约8m）：（40-6）×（72-6）×2.3×1.2t/m3+

100×72×1.2+9×72×1.2t/m3=15798t;矿渣每日用量730t。

矿渣存储库储量为15798t，约21天储量满足矿方储存要求。

其他：扶壁柱设钢护角，防止车辆碰撞、摩擦。

方案二：矿渣存储库（钢筋混凝土框架+屋面焊接螺栓球网架结构）

设计使用年限：50年。

防火：戊类二级厂房。

矩形尺寸：最大跨度40m，长度72m;面积约2880m2。

建筑高度：檐高9.65m;体积约27792m3。

外墙围护：2.5m高挡墙采用钢筋混凝土结构，2.5m以上采用加气砼砌块。

屋面围护：采用檩条外挂0.5mm厚单层彩钢板。

结构形式：2.5m高扶壁柱挡墙采用钢筋混凝土结构;厚度约250mm。柱子采用钢筋混凝土柱，屋面采用焊接球节点平板网架。网架周边支撑于柱上，采用周边支撑体系。主体基础采用独立基础;挡墙下采用条形基础。

存储量：储量计算（预留车辆通道宽6m，自然堆放角30度，最高堆高约8m）：（40-6）×（72-6）×2.3×1.2t/m3+

100×72×1.2+9×72×1.2t/m3=15798t;矿渣每日用量730t。

矿渣存储库储量为15798t，约21天储量满足矿方储存要求。

其他：钢筋混凝土柱设钢护角，防止车辆碰撞、摩擦。

2.2 石灰石存储库方案

本次设计对石灰石存储库提出以下两个方案进行比较。

方案一：石灰石存储库（轻型门式刚架结构）

设计使用年限：50年。

防火：戊类二级厂房。

不规则尺寸：最大跨度21m-28m，长度66m;面积约1631m2。

建筑高度：檐高13.15m;体积约21447.65m3。

外墙围护：3.0m高挡墙以上做檩条外挂0.5mm厚单层彩钢板。

屋面围护：采用檩条外挂0.5mm厚单层彩钢板。

结构形式：3.0m高扶壁柱挡墙采用钢筋混凝土结构;厚度约400mm。主体采用轻型门式刚架;刚架柱脚座于扶壁柱上。主体基础采用独立基础;挡墙下采用条形基础。

存储量：储量计算（预留车辆通道宽6m，自然堆放角40度，最高堆高约4m）：1560×2.8×1.6t/m3-6×6×2×

2.8×1.6t/m3+（28-6）×（66-6）×4×1.6t/m3=15114t;石灰石每日用量1100t。石灰石存储库储量为15114t，约13天储量满足矿方储存要求。

其他：扶壁柱设钢护角，防止车辆碰撞、摩擦。

方案二：石灰石存储库（钢筋混凝土框架+屋面焊接螺栓球网架结构）

设计使用年限：50年。

防火：戊类二级厂房。

不规则尺寸：最大跨度21m-28m，长度66m;面积约1631m2。

建筑高度：檐高13.15m;体积约21447.65m3。

外墙围护：3.0m高挡墙采用钢筋混凝土结构，3.0m以上采用加气砼砌块墙。

屋面围护：采用檩条外挂0.5mm厚单层彩钢板。

结构形式：3.0m高扶壁柱挡墙采用钢筋混凝土结构;厚度约400mm厚。柱子采用钢筋混凝土柱，屋面采用焊接球节点平板网架。网架周边支撑于柱上，采用周邊支撑体系。主体基础采用独立基础;挡墙下采用条形基础。

存储量：储量计算（预留车辆通道宽6m，自然堆放角40度，最高堆高约4m）：1560×2.8×1.6t/m3-6×6×2×2.8×1.6t/m3+（28-6）×（66-6）×4×1.6t/m3=15114t;石灰石每日用量1100t。石灰石存储库储量为15114t，约13天储量满足矿方储存要求。

其他：扶壁柱设钢护角，防止车辆碰撞、摩擦。

3 方案比较

矿渣存储库、石灰石存储库方案比较：本次设计对矿渣存储库、石灰石存储库采用不同的结构形式进行比较，轻型门式刚架与钢筋混凝土框架+屋面焊接螺栓球网架结构从建筑结构、工程投资方面进行综合比较。

3.1 建筑结构

方案一轻型门式刚架与方案二钢筋混凝土框架+屋面焊接螺栓球网架结构建筑、结构相同之处：

设计使用年限：50年。

防火：该矿渣、石灰石存储库均为戊类二级厂房。

面积、体积、檐高：方案一与方案二均相同。

方案一轻型门式刚架与方案二钢筋混凝土框架+屋面焊接螺栓球网架结构不同之处：

方案一：

主体：门刚;围护：檩条+彩钢板;基础：独立基础

施工工期：3-4个月，施工周期较短。

优缺点：构造简单，材料单一;现场安装、预制、装配化程度高，自重轻，抗震性能好，施工周期短，现场安装不受气候的影响。

缺点是须做防腐、耐火处理，后期需维护。

方案二：

主体：现浇钢筋混凝土柱+焊接螺栓球网架屋盖

围护：加气混凝土砌块砌筑;基础：独立基础

施工工期：6-8个月，施工周期较长。

优缺点：缺点是自重较重，对地基承载力要求高，现场施工安装受一定的气候影响，焊接螺栓球网架须做防腐防锈耐火处理。优点是围护结构保温隔热性能好，柱及围护无需做耐火处理。

3.2 工程投资

4 结论

从结构方面比较：方案一较方案二施工周期快，自重轻，构造简单，材料单一;现场安装、预制、装配化程度高，自重轻，抗震性能较好，施工简单，现场安装不受气候的影响，对施工场地要求不高。

从工程经济方面比较：轻型门式刚架结构与钢筋混凝土框架+屋面焊接螺栓球网架结构相比，费用节省了702.42万元。

综上所述，结合所建设的场地，以及对工期的要求，本次方案设计推荐选用方案一轻型门式刚架。