【特别策划】新型混凝土搅拌站安全风险和防护设计要点
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本文选自《商品混凝土》杂志2024年第3期
编者按：在这个变革的时代，混凝土行业的发展形势也发生了急剧变化，企业需要积极利用数字化先进的技术手段，提高生产效率，降低能耗，实现可持续发展。绿色低碳技术的交流与合作，将为混凝土行业带来更多的创新和机遇，推动行业向绿色、低碳、智能化的方向发展。本期将相关文章汇编成特别策划，分享给读者。
特别策划 ：混凝土行业数字化转型与绿色低碳技术交流
新型混凝土搅拌站安全风险和防护设计要点
李长寿，张素君
［摘 要］在混凝土搅拌站绿色低碳转型阶段，大力提升企业的生产安全事故纵深防御水平已成为势在必行的趋势。通过对该领域近年来的 10 起生产安全事故的统计分析，明确需要重点预防的事故风险及相关设备设施的安全防控短板，针对性地在总体规划、工艺方案、设备设施等领域提出安全设计措施，切实保障新型混凝土企业的事故风险治理能力。
［关键词］商品混凝土；安全风险；安全设计；安全防护装置
0 引言
混凝土受到国内外发展中国家基础设施和工程建设需求的影响，被作为大宗材料在市场需求上持续旺盛[1]。混凝土是建材工业不可或缺的组成部分，在军民各项建设工程领域中广泛使用。在新发展格局中，以“两新一重”为标志的庞大基础设施体系建设、交通体系建设、城市群建设等，为混凝土行业带来了新的巨大的市场需求[2]。据统计，2022年预拌混凝土产量为30.3亿m，营业收入达到1.27万亿元[3]。在绿色低碳循环发展的战略背景下，中国混凝土行业将智能制造和绿色低碳作为行业发展主要方向，全国各地大量涌现出一批“绿色智能工厂”转型的成功案例[4]
然而，伴随着混凝土行业转型的繁荣和扩张，混凝土搅拌站内的生产安全事故的风险也逐渐凸显。相比其他建材的生产而言，混凝土搅拌站的生产工艺较为简单，但生产作业类型多样，存在着多种突出的安全风险。近年来，虽然混凝土搅拌站领域的生产安全重特大事故鲜有发生，但是，生产线上的一般及较大事故依然处于频发状态，且致死率居高不下，不仅给混凝土企业带来巨大的经济损失，也造成了人员伤亡和环境污染。因此，在混凝土搅拌站绿色低碳转型过程中，不应忽视生产过程中出现的安全问题，应严格遵守安全设计规定，避免出现设备设施“带病运行”的弊端，实现混凝土生产企业绿色发展和智能安全的良性互动。
1 混凝土搅拌站安全风险情况
商品混凝土的生产过程是将砂石、水泥、添加剂及再利用固废等物料按比例，在搅拌站内搅拌成混凝土。混凝土搅拌站生产所需原料本身不具备有毒有害性，但部分搅拌站设置有汽油、柴油存放场所，一旦发生泄漏将会造成火灾爆炸的风险。混凝土搅拌站主要由物料输送、搅拌主机、物料称量、自动控制、物料贮存等工序组成。搅拌、运输等动能强劲的设备转动环节缺少防护罩或防护网，可能造成人员被卷入或夹入其中，造成严重的机械伤害事故。砂石物料在皮带运输机传输过程中具有较大的势能和动能，大块的砂石可能出现高处抛落的物体打击事故。搅拌站作业面构成了高处作业的条件，平台作业边缘如果缺少防坠落、防泄漏措施，可能造成平台上的人员或物品的坠落，造成坠落或物体打击事故。砂石上料口、搅拌机进料口等人员巡检或特殊作业位置，如果缺少防护栏、防坠落措施不慎进入设备内部，有可能发生物料掩埋窒息事故，设备搅拌造成机械伤害事故。压缩空气储罐、变压器等设备损坏也可能引发爆炸事故。若电气设备或电气线路有缺陷，极易造成人员触电事故。搅拌站场地内的大型车辆，在视野盲区或操作失误的情况下，极易造成撞人碾轧事故。
对2021～2023年混凝土生产企业发生的10起一般安全事故进行统计，事故详细情况见表1。
通过对以上10起事故的统计分析可知，除了存在3起机械伤害事故、2起坍塌事故外，火灾、触电、窒息、高处坠落、车辆伤害等事故均有1起。混凝土生产安全事故多集中在汽油储存、砂石上料口、砂石料仓、混凝土搅拌楼、运输皮带、搅拌主机等部位，其中2起运输皮带意外送电引发机械伤害事故，6起事故是在生产异常情况下发生的。综合来看，混凝土生产过程中设备机械化、自动化程度较高，正常生产过程中人员远离高动能、高风险设备区域，多是以巡检作业为主，但是在检、维修或特殊工况处理等异常情况下，需要工作人员直接近距离接触高动能和高风险的设备设施，特别是在生产现场安全监护缺失和操作人员违规作业等方面存在明显的不足。
2 搅拌站安全设计技术要点
新型混凝土企业生产规模得到了显著提升，生产场所相较于传统企业最显著的特点在于，主要生产区域实现了全封闭并采取了与当地生态环境相适配的外观颜色。越来越多的企业利用城市固废作为生产原料，实现城市固废的原地综合再利用。在“互联网+”的趋势下，企业采取信息化的控制系统实现了生产过程的精细化和智能化管控，缩短了人与设备设施的接触时间，完善了安全防护设施的种类，显著降低操作人员在高风险区域的接触机会[5]
2.1 总体规划和工艺方案设计
混凝土生产项目的总体规划对于实现企业生产事故预防具有重要意义，其中项目选址、厂区总平面规划和设备设施布局对企业的安全管理至关重要[6]。项目的总体规划应符合当地城市规划和环保政策，也应注重与周边建筑物的安全距离，同时，水灾、地质等自然灾害风险也是影响项目选址安全的重要因素。项目厂区内的总平面布局必须遵守相关规范的要求，在节约用地的前提下，按照生活和生产区域范围合理划分功能区，生产区域建构筑物之间要满足防火、防爆、防震、防噪声等安全防护间距的要求。确保厂区内道路、行人通道和车辆通行区域的合理布局，避免交通拥堵和混乱。设计合理的消防和应急疏散通道，确保在紧急情况下员工能够迅速安全地撤离。设备布局的安全设计应考虑设备的安全距离、员工作业面条件、人机工程交互情况、设备的紧急停机和应急排放、设备的防震防噪措施及设备的安全可达性等，确保员工能够安全地接近和操作设备，同时方便设备维护和清洁。
合理的生产工艺设计可以减少事故发生的可能性。通过对生产工艺的合理规划和设计，可以降低设备故障、操作失误等因素造成的事故风险，保障员工和设备的安全。以年产能80万m混凝土搅拌项目的生产工艺设计为例，该项目砂石等原材料储存场所采用钢混结构的厂房进行全封闭，砂石原材料经带式输送机送至配料仓，原材料再经称量配料、皮带输送至搅拌站内。整个运行模式通过高精度传感器和远程监控系统实现整个生产过程的物料称量、投料、搅拌、出料的自动化运行和精细化控制。原料储存、输送、搅拌设计情况见图1～2。
2.2 设备设施安全设计
2.2.1 输送机的安全设计要点
混凝土搅拌站的运输皮带具有动能强、距离长的特点，在输送砂石过程中经常出现皮带打滑和跑偏的异常情况，造成维护人员在检、维修过程中伤害事故频发。为了保障皮带输送设备的长期安全运行，在自动化系统中需要重点关注安全设计阶段可采取的控制措施。如：在输送机两侧设置拉绳，一旦出现皮带跑偏现象，立刻拉紧拉绳迫使输送机停止运行；为了确保皮带和中间斗门同步运行，设置皮带锁定设施，两者中存在一处停止运行，则两者均停止运行；在输送设备明显位置设置“急停设施”，以便在发生故障时立即停止设备运转；为了防止输送机在不知情的情况下被启动，应在输送机运转前采取警铃、灯光等提醒动作。
2.2.2 搅拌机安全设计要点
提升式搅拌机在搅拌站中的应用占比依然比较大，特殊情况下需要人员进入搅拌机内部进行检、维修作业，因意外启动而引发的机械伤害事故同样层出不穷。这就要求在设计自动化系统时需要特别关注提升斗的安全防护情况。如：设置栅门和开停机的安全连锁，提升机处于停机时栅门不应被关闭，提升机被启动时栅门不能被打开；电路设计主要体现在当栅门打开后，电路中的安全装置立刻启动，切断电源使搅拌机停止运行，手动启动后方能再次运转，这种连锁装置虽然启动比较繁琐，但是可以有效避免意外启动导致的安全事故的发生；提升装置的上下两端安装带有钥匙的急停按键，一旦设备出现急停后，在没有钥匙情况下无法再次启动。运输轨道两侧各设置一个提升斗冲顶保护装置，2个冲顶开关应进行串联；采取相序保护开关，避免搅拌机因为电源相序接反后导致电机反转从而导致事故或设备损坏，一旦出现缺相能够立即停止通电使搅拌机停止运转；采取绳松开关来保护提升斗在限位装置失效情况下的提升装置坠落事故。
2.2.3 其他安全设计要点
混凝土搅拌站内的汽油、柴油储罐或存储场所应进行防火防爆设计，输油泵和管道等设备设施的防爆等级应符合要求，场所内的通风效果应满足条件。砂石投料口应设置隔离设施或防高处坠落设施，各类电气设备应具备漏电保护或用电设备外壳加装保护接地。登高步梯、高处作业平台表面应采用防滑材料或设计防滑结构，平台的边缘应设置栏杆和护栏，平台上底部应设置脚踢板，防止小物件坠落伤人。空压机及储罐等设备应定期进行特种设备的检验，高压配送电设备应定期维护、检修和检验。生产现场可能产生较大安全风险的场所应设置警示标识。
3 结语
混凝土搅拌站生产现场受作业类型的影响，呈现出的复杂安全风险与简单的工艺设备形成强烈的对比。新型混凝土搅拌站在实现绿色、低碳、智能化发展的同时也应更加重视安全风险治理水平的提升。只有在建厂之初严格采纳并落实总体规划、工艺方案、设备设施等方面的安全设计措施，才能有效提高生产过程的安全性和稳定性，确保设备设施在运行过程中不会出现安全事故，为混凝土行业的发展提供安全的技术支持和保障。
参考文献
[1] 王肇嘉，郭晞，王培铭，等．2021年中国预拌砂浆行业发展报告[J]．混凝土世界，2022(10): 9-37．
[2]吴文贵，张红，师海霞．“十四五”对“低碳混凝土”呼唤与期待——发展“低碳混凝土”的前景展望 [J]．江西建材，2022(03): 252．
[3] 王恒，徐义华．浅谈高性能混凝土发展现状及趋势[J]．江西建材，2021(08): 5-6．
[4] 宋翊，臧军．山东省预拌混凝土行业现状与发展建议[J]．混凝土世界，2022(04): 84-90．
[5] 聂胜全．混凝土搅拌站绿色生产措施探讨[J]．江西建材，2021(10): 324-325．
[6] 黄志龙．绿色生产技术在混凝土搅拌站改扩建工程中的应用研究[J]．江西建材，2022(07): 133-135．
供稿人：李长寿，张素君
编辑员：李海亮
审核人：孙继成，宁夏
【标准规范】
【会议培训】
第十届全国建筑固废和余泥渣土处理及资源化利用大会暨中国砂石协会建筑固废利用分会年会
2025第二十一届全国商品混凝土可持续发展论坛暨2025中国商品混凝土年会
【咨询服务】
预拌混凝土质量追溯研究
高速公路及桥涵高性能混凝土技术咨询
课题研究
研发中心建设
[绿满庭院]《HJ建筑围护结构自保温技术体系》推广等
【建材“双碳”业务】
低碳胶凝材料研发与制备
复合掺合料和再生复合掺合料研发与制备
建筑垃圾处置与资源化利用
建筑垃圾再生砂粉应用技术
建筑垃圾再生轻粗骨料技术
碳化再生骨料制备技术
【期刊著作】
《常见预拌混凝土质量事故分析百例》图书
《预拌混凝土企业标准化试验室建设指南》图书
混凝土技术发展中心（以下简称“中心”）隶属建筑材料工业技术情报研究所，主要职能是跟踪分析和研究国内外混凝土行业科技前沿动态，为全国混凝土行业开展技术服务工作，包括出版技术期刊、研究制定标准、开展技术咨询、举办技术会议、承担行业培训、从事认证评价和开发研究等，中心是建材情报所主要业务部门之一。中心拥有员工10人，其中博士3人，正高职称3人，副高职称4人。中心挂靠的行业协会分支机构包括中国散装水泥推广发展协会混凝土专业委员会、中国散装水泥推广发展协会预制建筑产业专业委员会、中国砂石协会建筑固废利用分会、建筑材料工业技术情报研究所双碳研究中心。依托中心成立的平台有预拌混凝土质量追溯公共服务平台、混凝土行业数字化服务平台、中国商品混凝土行业企业专家委员会（拥有200余名行业一线专家）、北京砼享未来工程技术研究院（会员制技术和管理服务）。
中心每年参与多个混凝土技术咨询和技术服务项目，包括雄安新区混凝土项目咨询、河北省多个高速公路高性能混凝土技术咨询、固废基胶凝材料和再生复合掺合料研发和制备技术，以及数十个混凝土企业的技术服务工作。开展预拌混凝土绿色产品认证和科技成果评价工作。
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