向家壩水電站是金沙江梯級開發的最后一級電站。工程樞紐建筑物主要由混凝土重力壩、左岸壩后廠房、右岸地下引水發電系統及左岸河中垂直升船機等組成。電站設計正常蓄水位380. 00m，最大壩高16 2m，總裝機容量6400MW。
主體工程混凝土施工期為2007年7月至2014年3月，其中2010年7月至2011年6月為混凝土高峰澆筑年，共澆筑混凝土408萬m3，平均澆筑強度34萬IIl3／月，混凝土高峰澆筑強度40.8萬m3／月。
砂石系統主要擔負主體工程約1220萬m3混凝土所需骨料的供應任務，共需生產混凝土骨料2684萬t（其中粗骨料1825萬t、細骨料859萬t），共需毛料3200萬t。設計處理能力3200t／h，生產能力2600t/h。
混凝土骨料料源為太平灰巖料場，巖性為二迭系灰巖，其面干飽和濕抗壓強度為63～149MPa。巖石各項技術指標均符合有關規范要求，料場儲量豐富，滿足工程需求。
砂石系統由太平料場開采區、大灣口半成品加工區、馬延坡成品加工區以及兩者之間長31. lkm的輸送線四部分組成。
太平料場和馬延坡砂石加工系統（以下簡稱砂石系統）于2005年9月完成招標設計，2005年11月完成招標文件編制，2006年3月開工建設，2007年6月建成投產，從砂石系統投入運行至2010年5月，長距離帶式輸送機共輸送半成品砂石料約1100萬t，系統共生產成品砂石料約900萬t，高峰月生產量達到100萬t。砂石系統總體運行正常。
2、總體設計規劃
2.1 料源選擇與開采
可行性研究階段，重點比較了四個料源組合方案，即方案一：太平灰巖料場方案；方案二：新灘壩砂巖料場方案；方案三：新灘壩砂巖十大石盤砂巖料場方案；方案四：岷江天然料十新灘壩砂巖料場方案。方案一具有灰巖料源質量相對最好、儲量豐富、開采條件較好、運輸可靠等特點，盡管砂石系統總費用略高，經綜合技術經濟比較，選定太平灰巖料場方案作為向家壩工程混凝土骨料料源。
太平料場有效儲量4050萬m3，共需開采毛料1586萬m3，無用層剝離量99萬m3，剝采比0.06。毛料開采強度42萬m3／月，高峰期需同時有4個工作面進行開采。料場開采頂部高程1492. 00m，最終開采底部高程1276.00m，最終邊坡高度216m，采用豎直采掘的水平分段法進行開采。
2.2砂石系統布置規劃
太平料場附近的大灣口與壩址附近的馬延坡均具備砂石系統布置的場地條件，其間采用長距離帶式輸送機輸送線運輸砂石料。由于砂石系統集中布置方案（大灣口）存在場地狹窄、現場缺乏足夠的供水水源和供電電源、且工程費用相對較高等不足。經綜合比較，最終選擇分區布置方案。
分區布置方案規劃：太平料場開采的毛料經自卸汽車運至大灣口半成品加工區，加工后的半成品料(≤150mm)經輸送線運至馬延坡成品加工區，生產的成品砂石經帶式輸送機運至右岸各混凝土生產系統。
2.3砂石系統工藝方案
砂石系統采用粗碎、中碎開路，細碎與篩分構成閉路生產粗骨料和部分人工砂，超細碎與篩分構成閉路生產人工砂，輔以棒磨機制砂的工藝流程。
輸送線為單線布置，設計輸送能力3000t/h，由5條帶寬為1200mm的長距離帶式輸送機組成，輸送線總長約31. lkm，其主要部件按國際先進水平配置，采用CST+電動機的驅動裝置方案。
為提高供料的保證性，在輸送線的頭部和尾部各設置了一座大容量的料堆，位于馬延坡的3號半成品堆場總容積約45萬m3，可滿足高峰期約15d的砂石需用量，位于大灣口的2號半成品堆場總容積約33萬m3，可滿足高峰期約lld的砂石需
用量。
3、主要技術特點
3.1 遠程連續運輸半成品料
由于本工程砂石運輸強度高，太平料場距壩址公路運距遠（里程約59km），直線距離較近(約30km)，地勢上存在458m的天然落差可供利用。有三種運輸方案供選擇，即長距離帶式輸送機輸送線運輸方案（方案一），全程汽車運輸方案（方案二），汽車運輸至新灘鎮后再轉水路運輸方案（方案三）。經比較，方案二存在運距遠、對當地運輸干擾大、運輸成本高、一次性投資大（需投資新修59km高線二級公路）、施工工期長等問題；方案三存在轉運環節多（需新建2個轉運碼頭）、水路運輸保證性差、運輸成本較高等問題。為提高供料保證性，減小環境污染和降低運輸費用，設計選用長距離帶式輸送機輸送線方案連續高效運輸砂石料。
輸送線的主要技術特點：
a．輸送距離長、頭尾高差大
輸送線總長31. lkm，屬國內最長的帶式輸送機輸送線，由5條頭尾相接的帶式輸送機組成，單條最大長度8. 3km。輸送線頭尾高差達458m（頭低、尾高），平均坡降1. 5%。
b．輸送能力高、輸送總量大
為滿足向家壩工程高峰期混凝土澆筑強度需要，輸送線設計輸送能力3000 t／h，半成品料輸送總量達3200萬t，運行期約7年。
c．地質條件復雜、土建施工困難
輸送線沿線穿越高山深谷，形成9段輸送隧洞和8段跨溝構筑物。隧洞段總長29.3 km（單段最大長度8.3km），穿越灰巖、砂巖、泥巖、煤層等多類巖層及三大斷層，地質條件十分復雜；土建施工沿線大部分隧洞洞口不通公路，土建施工十分困難。
d．設計方案先進、節能
采用長距離、窄帶寬、高帶速、多驅動的帶式輸送機設計方案。應用國際先進的動態分析技術。充分利用輸送線頭尾高差產生的勢能，使得輸送線的驅動總功率相對較小（與水平布置相比，驅動總功率降低約50%），輸送線滿載驅動總功率僅約4000kW。
e．設備配置先進、可靠
為保證輸送線長期穩定、可靠運行，主要設備選用國際先進設備。選用啟停平穩、運行可靠的CST可控驅動系統作為驅動裝置，選用外資公司生產的優質低摩阻托輥，選用合資公司生產的優質鋼繩芯輸送帶，選用反應速度快的液壓自動拉緊裝置，選用大型帶式輸送機制造公司生產的滾筒、頭尾架、中間架等鋼結構件。
f．電氣控制先進、可靠
電氣控制系統采用技術先進的ControlNET控制網絡，對輸送線沿線的設備實施有效地監控。
3.2砂石加工
3. 2.1粗、中碎
將粗碎和中碎設備布置在大灣口，能夠有效控制半成品料的最大粒徑不超過200mm，減小石料運輸過程中對輸送帶帶面的沖擊和磨損。
粗碎車間配置42-65型旋回破碎機3臺，該機具有處理能力大、耐磨損、破碎產品粒型好、粒度較小等特點。
第一篩分、中碎車間配置YAH2460型圓振動篩和H6800EC型圓錐破碎機各2臺。進口圓錐破碎機可減少半成品料中的針片狀顆粒含量，降低洗石造成的細砂流失。
3.2.2 篩分、洗石
由于灰巖的局部含泥量可能較多，設置第二篩分洗石車間對含泥量較多的半成品料(≤40mm)進行清洗。經分析，選用6臺國產雙螺旋洗石機，總洗石能力達14 00t／h。
3.2.3細碎
由于灰巖的磨蝕性較小，為改善成品碎石的粒形、提高破碎機的生產效率、減小生產過程中的循環負荷量，細碎車間采用進口大型反擊式破碎機，該破碎機除可調整粗骨料的生產級配外，還兼有一定的制砂功能。
3.2.4分級篩分
將第二篩分（洗石）車間、第四篩分車間做為成品骨料分級篩分車間，在招標設計方案的基礎上，增設了一個檢查篩分車間（即第三篩分車間），配置40mm單層篩2臺。經細碎車間破碎后小于80mm的砂石直接進入該檢查車間進行篩分，大于40mm的碎石返回細碎車間進行破碎，而小于40mm的碎石則進入第四篩分車間進行成品骨料分級篩分。
該流程的優點在于可減少第四篩分車間的總循環負荷量，從而減少篩分設備數量。
3.2.5 制砂與成品砂石粉控制
采用反擊式破碎機制砂、立軸沖擊式破碎機制砂為主，棒磨機制砂為輔的綜合制砂工藝，同時采用石粉及細砂回收裝置回收流失的細顆粒物料，可有效提高制砂效率和成品砂質量，減少加工損耗。
為解決破碎制砂帶來的粗砂含量較高、細度模數偏粗問題，在第四篩分車間振動篩底層設3mm篩網，將篩余的3～5mm粗砂運至棒磨機車間以調整成品砂的細度模數，同時可減少破碎制砂的循環負荷量。
為解決破碎制砂、濕式篩分帶來的成品砂粗顆粒含量偏高、細度模數偏粗、石粉流失較大、成品砂的含水率較高等問題，同時進一步降低制砂用水量和制砂成本，在第五篩分車間采用封閉式全干法篩分制砂工藝，配置3YKR1867型三層圓振動篩12臺。
3.2.6干式制砂粉塵控制
為了控制干式破碎制砂（含干式篩分）生產過程中產生的粉塵，采取集中布置的方式進行通風除塵，除塵車間與第五篩分車間并行布置，共設置6套除塵裝置，分別對圓振動篩的進（卸）料口和篩體、立軸破的卸料口以及有關帶式輸送機的轉料環節進行封閉除塵，采用兩級除塵工藝，配置旋風除塵器、脈沖袋式除塵器和風機各
6、臺。
3.3廢水處理及回收
廢水處理水質指標執行《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中的一級排放標準，即懸浮物(SS)≤70 mg/L。
砂石系統廢水處理的主要任務是除去廢水中的泥砂，并妥善處理泥砂的堆存。按骨料總生產量2684萬t計算，泥和石粉流失約215萬～270萬t，廢渣容積約143萬—180萬m3。
3.3.1 方案比較
共計比較了三種方案。
方案一：尾渣庫自然沉淀方案。
方案二：輻流式沉淀池十壓濾機方案。
方案三：平流式沉淀池循環出渣方案。
經綜合比較，推薦投資相對較省、運行管理簡便的尾渣庫自然沉淀方案。
3.3.2選定方案
尾渣庫自然沉淀方案：砂石系統產生的廢水經渣漿泵送至尾渣庫庫尾，經自然沉淀后，庫前的清水經水泵返回砂石系統高位水池循環使用，做到了廢水“零排放”。尾渣庫方案不僅能有效保護環境，并利用天然雨水，還能減少砂石系統用水費用。
廢水設計處理能力5400 m3/h，生產的廢水由排水溝渠匯集至廢水集水池，通過6臺渣漿泵輸送至尾渣庫，廢水在尾渣庫內自然沉淀，廢渣永久存積于庫內，庫內清水經回水泵站提升至砂石系統高程572. OOm調節水池循環利用。
砂石系統產生廢渣容積共計約180萬m3，尾渣庫清水庫容約20萬m3，尾渣庫設計庫容200萬m3。
4、結語
向家壩水電站砂石加工系統是目前國內水電行業最大的砂石加工系統。其生產規模達3200t／h，運行時間長，運輸距離遠，砂石加工工藝流程先進、靈活，設備配置先進可靠，布置緊湊合理，采用了多項先進技術，取得一定經驗，小結如下。
a．大型人工砂石系統的砂石運輸方式和運輸線路的選擇是設計的關鍵。
由于本工程砂石運輸強度高，運輸總量大，太平料場距壩址公路運距遠，而直線距離相對較近，地勢上存在458m的天然落差可供利用，為提高運輸保證性和降低運輸費用，采用31. lkm長距離帶式輸送機輸送線連續高效運輸半成品料的設計方案。
b．大型人工砂石系統成品砂的需求量巨大，且質量要求高，選擇立軸沖擊破為主、棒磨機制砂為輔的制砂工藝，能較好地保證成品砂質量。
c．大型人工砂石系統的生產過程會產生大量廢水，若直接排放會嚴重污染周邊環境和河水水質，可靠合理的廢水處理和循環利用措施既是經濟性需要更是環境保護國策的要求。
本工程馬延坡砂石系統附近具備良好成庫的地形地質條件，設計采用尾渣庫自然沉淀的廢水處理方案，實踐證明是非常成功的，廢水處理做到了“零排放”。
d．長距離帶式輸送機適合于運輸粒徑小于200mm的物料，并且，在砂石加工設備選型時，應充分考慮轉運、堆存過程中砂石級配波動的影響。
