T-CIECCPA 008-2024 磷石膏綜合利用礦山充填技術(shù)規(guī)程

ICS73.020 IT/CIECCPA008—2024 II 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語及定義 14總體要求 25材料要求 25.1原材料 25.2材料存儲要求 25.3材料檢測要求 36設(shè)計要求 36.1選址要求 36.2平面布置要求 36.3膠結(jié)充填設(shè)計要求 46.4非膠結(jié)充填設(shè)計要求 57施工要求 57.1膠結(jié)充填材料施工要求 57.2非膠結(jié)充填材料施工要求 77.3施工質(zhì)量檢測 78監(jiān)測要求 88.1充填材料監(jiān)測要求 88.2充填區(qū)環(huán)境監(jiān)測要求 8T/CIECCPA008—2024本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會提出并歸口。本文件起草單位：貴州磷化（集團）有限責(zé)任公司、貴州川恒化工股份有限公司、中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司、宜都興發(fā)化工有限公司、中南大學(xué)、四川綿筑新材料有限公司、飛翼股份有限公司、天寶動物營養(yǎng)科技股份有限公司、宜昌邦普宜化新材料有限公司、云南磷化集團有限公司、云南云天化環(huán)?？萍加邢薰?、湖北三峽實驗室、安徽港好江南生態(tài)環(huán)境科技有限公司、湖南宇泰重工有限公司、云南省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院、中藍連海設(shè)計研究院有限公司。本文件主要起草人：楊步雷、袁亞平、王佳才、李劍秋、趙誼、吳維興、鄭光明、李防、陳秋松、張欽禮、胡瑾、鄧向輝、姜寄、肖崇春、蔣威杰、徐韋洪、何松濤、粟宇、張本奎、楊明、李澤剛、阮丁山、王皓、羅燁、羅鴻、胡川、杜令攀、郭永杰、郭旭東、鐘晉、池汝安、習(xí)本軍、胡凌、宋飛、張偉、肖海艷、陳異暉、吳文衛(wèi)、陳柯臻、孫群富、陳峙東。1T/CIECCPA008—2024磷石膏綜合利用礦山充填技術(shù)規(guī)程本文件規(guī)定了磷石膏綜合利用術(shù)語及定義、總體要求、材料要求、設(shè)計要求、施工要求及監(jiān)測要求等內(nèi)容。本文件適用于礦山井下采空區(qū)充填、露天坑生態(tài)充填等工程。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T5484石膏化學(xué)分析方法GB/T17669.4建筑石膏凈漿物理性能的測定GB/T23456磷石膏JGJ/T70建筑砂漿基本性能試驗方法標準3術(shù)語及定義3.1充填系統(tǒng)fillingsystem用于采集、加工、貯存充填材料并制備成充填材料，輸送至礦山充填區(qū)充填的設(shè)備、設(shè)施、構(gòu)筑物的總稱。3.2充填材料fillingmaterial包括膠結(jié)充填材料及非膠結(jié)充填材料，膠結(jié)充填材料指采用磷石膏、水泥、無水石膏、粉煤灰、磷尾礦渣、砂石骨料、外加劑等一種或幾種材料制成的充填材料，非膠結(jié)充填材料以凈化磷石膏為主要原料。3.3充填料漿backfillslurry膠結(jié)充填材料與水混合形成的漿狀物。3.4料漿質(zhì)量濃度slurryconcentration充填料漿中固體質(zhì)量所占的百分比。2T/CIECCPA008—20243.5充填倍線thepipelength-backfillingdepthratio充填制備站到充填工作面的管線總距離與充填制備站到充填工作面的總高差的比值。3.6臨界流速criticalvelocity固體顆粒由懸浮狀態(tài)轉(zhuǎn)為在床面滾動或滑動時的流速，又稱臨界不淤流速。3.7凈化磷石膏purifiedphosphogypsum采用改性材料對磷石膏進行處理，處理后特征污染物滿足相應(yīng)環(huán)境指標要求的磷石膏。3.8充填作業(yè)點Fillingoperationlocation充填料漿輸送到達的最后作業(yè)地點。3.9充填制備站FillingPreparationstation將充填材料制備成充填料漿，并具備輸送條件的設(shè)備、設(shè)施、構(gòu)筑物的總稱。4總體要求4.1礦山充填前應(yīng)對充填區(qū)及其周邊區(qū)域開展環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查，并開展環(huán)境風(fēng)險評估工作，確保環(huán)境風(fēng)險可控。4.2應(yīng)根據(jù)充填區(qū)所處區(qū)域的自然地理條件、生態(tài)恢復(fù)和環(huán)境治理技術(shù)及經(jīng)濟條件，兼顧安全性、經(jīng)濟性、適用性采取經(jīng)濟可行的充填方案。4.3礦山充填后應(yīng)保證礦山運行安全，保持充填體及周圍邊坡穩(wěn)定，不造成環(huán)境污染。4.4建立運行管理及環(huán)境污染監(jiān)測制度，分區(qū)建立材料來源及材料特征指標參數(shù)，并開展環(huán)境污染監(jiān)測及資料分析工作。5材料要求5.1原材料5.1.1磷石膏磷石膏應(yīng)符合下“表1”參數(shù)要求。GB/T23456-2018附著水（H2O濕基）/%二水硫酸鈣（CaSO4?2H2O干基）/%3T/CIECCPA008—20245.1.2其他充填材料水泥采用普通硅酸鹽水泥，無水石膏、粉煤灰、磷尾礦渣等材料滿足充填環(huán)境要求，外加劑根據(jù)需要選擇早強劑、減水劑、泵送劑等其中的一種或多種。5.1.3砂石骨料當需要添加砂石骨料時，骨料粒徑、含水率等質(zhì)量指標參數(shù)應(yīng)保持相對穩(wěn)定，質(zhì)量應(yīng)符合GB/T1596-2017標準要求。5.1.4拌合用水拌合用水采用就近取水，對充填管線無腐蝕，不改變充填料漿物理化學(xué)性能。5.2材料存儲要求5.2.1磷石膏、骨料宜采用封閉/半封閉的堆場或料倉短期存儲，受潮后禁止使用。5.2.2水泥、無水石膏等膠凝材料應(yīng)采用料倉密封存儲。5.2.3粉狀改性材料應(yīng)采用料倉密封存儲，液態(tài)改性材料應(yīng)采用罐裝儲存。5.2.4拌合水宜采用高位水池存儲。5.3材料檢測要求5.3.1磷石膏磷石膏按5000t為一批，不足5000t按一批計。5.3.2其他充填材料水泥及無水石膏按500t為一批，不足500t按一批計；除水泥及無水石膏以外的其他材料根據(jù)需要檢測。6設(shè)計要求6.1充填作業(yè)點選址要求6.1.1充填礦井選址應(yīng)滿足下列要求：a)滿足架設(shè)充填管道要求；b)便于充填隔離擋墻施工；c)便于預(yù)設(shè)充填濾水管；d）有足夠的充填空間；e）充填采空區(qū)底板及頂板應(yīng)穩(wěn)固。6.1.2充填礦坑選址應(yīng)滿足下列要求：a)所選場地不得位于生態(tài)紅線區(qū)域、自然保護區(qū)飲用水水源保護區(qū)、基本農(nóng)田保護區(qū)以及其他環(huán)境敏感區(qū)域之內(nèi)；b)充填區(qū)底部無影響礦坑充填穩(wěn)定性的采空區(qū)及大型巖溶管道發(fā)育；c)所選場地水文地質(zhì)條件簡單，環(huán)境風(fēng)險可控。6.2充填制備站平面布置要求6.2.1場地平面布置應(yīng)按照充分利用地形坡度、臺階式布置、縮短運距、減少能量消耗及工程投資的原6.2.2場地平面布置應(yīng)滿足下列要求：a)嚴格執(zhí)行國家有關(guān)的標準、規(guī)程、規(guī)范；b）站址不受地下開采活動的影響，材料制備站應(yīng)避開地表巖石移動范圍及其他不穩(wěn)定區(qū)域；4T/CIECCPA008—2024c）方便磷石膏從堆場或磷化工廠運輸至制備站；d）有足夠的工業(yè)場地和穩(wěn)定的水、電供應(yīng)；e）盡量不新征土地或少征土地；f）高度重視環(huán)境保護和水土保持、要保證充填系統(tǒng)在服務(wù)年限內(nèi)的安全；g）滿足充填料漿輸送要求，并考慮礦山和地面能力擴大后適當增加充填能力；h）工藝要盡可能簡易可靠；i）材料制備站應(yīng)與充填站協(xié)同布置。6.3膠結(jié)充填設(shè)計要求6.3.1設(shè)計內(nèi)容a）膠凝材料充填設(shè)計主要包括原材料給料系統(tǒng)、充填料漿攪拌制備系統(tǒng)、充填料漿管道輸送系統(tǒng)及充填料智能控制系統(tǒng)等；b）充填材料料漿比重、pH值、充填料漿的質(zhì)量濃度、擴散度、凝結(jié)時間及泌水率等參數(shù)確定；c）料漿比重宜控制在1.38-1.42，pH值≥8；d）料漿的質(zhì)量濃度≥48%；e）自流輸送時充填料漿的擴散度宜控制在440～780mm，加壓泵送時充填料漿的擴散度宜控制在350～420mm。f）充填料漿的凝結(jié)時間：初凝時間不少于8h；終凝時間不少于16h。g）充填料漿的泌水率宜控制在20%～50%。6.3.2原材料給料系統(tǒng)a)原材料給料系統(tǒng)包括磷石膏材料存儲與輸送計量系統(tǒng)、膠結(jié)材料存儲與輸送計量系統(tǒng)、其他添加材料存儲與輸送計量系統(tǒng)、拌合水存儲與輸送計量系統(tǒng)；b)各系統(tǒng)之間應(yīng)互聯(lián)互通，實現(xiàn)協(xié)同響應(yīng)。6.3.3充填料漿攪拌制備系統(tǒng)a）攪拌系統(tǒng)主要由攪拌罐、攪拌葉片、傳動機構(gòu)和控制系統(tǒng)組成；b）傳動結(jié)構(gòu)保證攪拌葉片按規(guī)定的方向和速度運轉(zhuǎn)，控制系統(tǒng)按程序自動控制。6.3.4充填料漿管道輸送系統(tǒng)6.3.4.1充填料漿輸送優(yōu)先采用自流的輸送方式，在無法滿足自流輸送條件時采用加壓泵送的方式。6.3.4.2通過計算充填倍線和輸送阻力損失的方式選擇充填方式。充填倍線小于6且漿體本身因高差所具有的勢能大于輸送阻力損失時，采用自流輸送的方式；充填倍線大于6或漿體本身因高差所具有的勢能小于輸送阻力損失時，采用加壓泵送的輸送方式。6.3.4.3臨界流速控制方式。自流輸送時，管道內(nèi)充填料漿的流動速度必須大于漿體的臨界流速，宜在3m/s~3.5m/s；加壓泵送時，管道內(nèi)充填料漿的流動速度須在經(jīng)濟流速范圍，宜在1.2m/s~1.8m/s。6.3.4.4經(jīng)過攪拌系統(tǒng)制備而成的充填料漿采用加壓泵送工藝時，依次經(jīng)過加壓泵、地表/地下充填管道/充填鉆孔至采空區(qū)或露天坑。6.3.4.5充填管道的內(nèi)徑需與充填能力匹配，保障充填料漿的流速穩(wěn)定。一般可根據(jù)下式計算充填管道內(nèi)徑DI：…………………式中：D1—充填管道內(nèi)徑Qh—充填系統(tǒng)小時充填能力；5T/CIECCPA008—2024v—管道工作流速。6.3.4.6管道壁厚以管道承壓計算，根據(jù)壓力管道規(guī)范，受內(nèi)壓直管的厚度計算公式為：ts=2([σts=2([σ]tEJ+PY)……………（2）式中：ts——直管計算厚度，mm；P——設(shè)計壓力；取管道最大承壓的1.5倍，MPa；D0——管道外徑，取無縫鋼管常用的外徑系列，mm；[σ]t——在設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力，16Mn耐磨無縫鋼管，室溫下許用應(yīng)力為163MPa；EJ——焊接接頭系數(shù)，無縫鋼管取0.9；Y——溫度修正系數(shù)，取0.4。6.3.4.7充填加壓泵選型所需的充填動力選擇，一般略大于充填能力，泵送壓力宜為所需充填動力的充填動力根據(jù)充填料漿輸送阻力、輸送距離等參數(shù)計算得到。充填料漿輸送阻力通過對充填料漿流變參數(shù)（屈服應(yīng)力、塑性粘度）的測定。6.3.5充填料制備智能控制系統(tǒng)a）系統(tǒng)應(yīng)集動態(tài)稱重、自動控制、計算機管理等先進技術(shù)于一體；b）系統(tǒng)具有配料效率高、配料準確度高、信息化程度高、管理功能完善。6.4非膠結(jié)充填設(shè)計要求6.4.1主要設(shè)計內(nèi)容非膠凝材料充填設(shè)計主要包括場地整治、材料充填、生態(tài)復(fù)綠等。6.4.2場地整治a）場地修整應(yīng)符合安全、經(jīng)濟、適用的原則；b）填充區(qū)域水平界限以上存在不穩(wěn)定邊坡時應(yīng)先進行場地整治，場地整治后應(yīng)保持邊坡穩(wěn)定。6.4.3材料充填設(shè)計要求a）材料填充前應(yīng)對充填材料進行物理力學(xué)試驗及環(huán)境指標檢測試驗，獲取相關(guān)指標作為設(shè)計依據(jù)；b）填充材料含水率應(yīng)控制在最優(yōu)含水率-4%～4%偏差范圍內(nèi)；c）充填材料應(yīng)進行分層壓實，壓實系數(shù)大于0.90；d）充填后邊坡宜分級設(shè)置水平臺階，分級高度宜為5～10m。6.4.4生態(tài)復(fù)綠設(shè)計要求a）生態(tài)復(fù)綠后應(yīng)場地安全穩(wěn)定，并與周邊自然環(huán)境和景觀相協(xié)調(diào)，恢復(fù)土地基本功能；b）實現(xiàn)土地可持續(xù)利用，區(qū)域整體生態(tài)功能得到保護；c）充填體表面及充填頂部高程以上區(qū)域采用磷石膏基植生材料進行生態(tài)復(fù)綠；d）生態(tài)復(fù)綠應(yīng)根據(jù)不同場地的氣候特征、地域特征、人文特征等因素和需求，因地制宜的選擇植被種類和方案；e）綜合考慮植物配置、組成、密度等因素，確?；謴?fù)后的復(fù)綠場地生態(tài)結(jié)構(gòu)合理、功能性強，避免出現(xiàn)生態(tài)退化現(xiàn)象。f）優(yōu)先采用本土植物，維持植物群的生態(tài)平衡和物種多樣性，豐富植物的多樣化。6T/CIECCPA008—20247施工要求7.1膠結(jié)充填施工要求7.1.1施工準備a）了解當值班次工作計劃任務(wù)，各個充填點充填方量；料漿配合比；原材料準備情況；通訊是否暢通；電力供應(yīng)是否正常；充填站各個設(shè)備完好率情況；人員到位情況；開機時間；環(huán)境影響因素。b）啟動主控電腦，檢查各控制功能是否正常，設(shè)定好充填參數(shù)；確認監(jiān)控視頻是否正常，控制室是否正常，是否有異味（比如電纜燒焦味道等），保持控制室通風(fēng)。c）充填場準備工作：充填封堵，并保持充填擋墻足夠養(yǎng)護時間（混凝土擋墻10～14天；泄濾水裝置安裝；充填管道安裝到位。7.1.2施工工藝流程充填材料應(yīng)用工藝流程如圖1所示。圖1磷石膏充填工藝流程7.1.3充填操作a）中控室接到充填場可以充填的指令后，開啟攪拌桶，注滿清水（至設(shè)計液位）；b）開啟攪拌桶排漿口，放出清水，清洗管道（潤滑管道），在此過程中，保持攪拌桶進水狀態(tài)；7T/CIECCPA008—2024c）充填場觀察到管道出口有清水流出后，通知地面中控室進行充填；d）中控室接到充填場管道有清水流出的信息后，按順序開啟物料輸送及計量系統(tǒng)，開始充填；e）充填場觀察到已充填至設(shè)計高度后，通知中控室停止充填；f）中控室接到停止充填指令后，按順序停止供料，同時開啟注水程序。g）充填場觀察到管道已無顆粒排出后，通知中控室停止注水，結(jié)束本次充填；h）如果充填結(jié)束后攪拌桶內(nèi)仍殘留料漿，應(yīng)啟動事故排放口，將料漿排出；i）如果采用進路充填，預(yù)先吊掛的充填管道不予回收，則將軟管與主充填管道切割分離。7.1.4充填試驗a）充填施工前應(yīng)對充填管出料口的充填料漿取樣并制成充填體試樣進行檢測，或?qū)Τ涮顓^(qū)的硬化充填體進行原位取樣檢測；b）根據(jù)現(xiàn)場取樣試驗檢測結(jié)果與室內(nèi)試驗的充填體進行對比，根據(jù)檢測對比結(jié)果調(diào)整工藝參數(shù)。7.1.5充填施工a）充填應(yīng)分層間隔充填，b）充填后應(yīng)確保充填礦房濾水系統(tǒng)正常運行，充填漿體表面干燥、不積水。7.2非膠結(jié)充填材料施工要求7.2.1施工準備a）充填施工前，基礎(chǔ)工程應(yīng)已經(jīng)通過驗收；b）充填材料來源已落實，充填材料物理力學(xué)指標及環(huán)境指標質(zhì)量穩(wěn)定；c）充填區(qū)底部無明顯積水，充填區(qū)域四周已建排水設(shè)施。7.2.2施工工藝流程非膠結(jié)充填材料應(yīng)用工藝流程如圖7.2-1所示。圖2非膠結(jié)充填材料應(yīng)用流程7.2.3充填試驗a）區(qū)各部位所選用的碾壓設(shè)備及碾壓參數(shù)均應(yīng)有相應(yīng)碾壓試驗資料；b）填前應(yīng)進行現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗，確定經(jīng)濟合理的填料方法、鋪料厚度、碾壓方法、碾壓遍數(shù)、含水率、壓實厚度、行車速度等施工技術(shù)參數(shù)。7.2.4充填施工a）作業(yè)面應(yīng)分層統(tǒng)一鋪料，統(tǒng)一碾壓，專人取樣檢驗，嚴禁出現(xiàn)界溝；b）施工段的作業(yè)面需均衡上升，若不可避免出現(xiàn)高差時，要以1:3~1:5的斜坡連接；c）碾壓機械碾壓宜采用退錯距法作業(yè)，應(yīng)采用平行分段；d）相鄰兩段垂直碾壓方向搭接寬度宜為0.3m～0.5m，平行碾壓方向搭接寬度宜為1m～1.5m；e）機械不能碾壓部位采用夯機夯實，夯跡搭接寬度不小于1/3夯徑；8T/CIECCPA008—2024f）上層鋪料前需對下層料進行刨毛以利于上下兩層填筑料的連接；g）施工時控制含水率在允許范圍內(nèi)，確保壓實效果。7.3施工質(zhì)量檢測7.3.1膠結(jié)充填質(zhì)量檢測要求a）充填料漿的比重、pH值檢測頻率按2h一次，充填料漿的質(zhì)量濃度、充填體強度檢測按料漿1萬噸為一個批次，不足1萬噸時為一個批次；b）充填料漿的比重檢測采用固定體積容器盛裝料漿稱重法，pH值檢測參照GB/T5484-2012第25章（離子選報電極法充填料漿的質(zhì)量濃度檢測采用烘干料漿中水分稱重法（烘干溫度50℃);c）充填體強度檢測用標準試模（70.7mm×70.7mm×70.7mm）制作的充填體試件，在室內(nèi)養(yǎng)護條件為常溫（20℃~28℃)、常壓（1個標準大氣壓）、常濕（相對濕度為55%～75%）條件下進行，具體指標參數(shù)如下：制作人工假頂時28天強度宜在4MPa以上，打底、膠面充填時28天強度宜在3MPa以上，一步驟膠結(jié)充填時28天強度宜在1.5MPa~2.5MPa，二步驟或嗣后充填時28天強度宜在0.3MPa~0.5MPa。7.3.1非膠結(jié)充填質(zhì)量檢測要求a）充填材料壓實度檢測應(yīng)按照10