《磷石膏綜合利用礦山填充材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》

ICS73.020

CCSD15

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CIECCPAXXXX—2023

磷石膏綜合利用礦山填充材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

Standardforcomprehensiveutilizationofminefilling

materialswithphosphogypsum

2023–XX–XX發(fā)布2023–XX–XX實(shí)施

中國(guó)工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會(huì)發(fā)布

T/CIECCPA020T—2023

磷石膏綜合利用礦山填充材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1適用范圍

本文件規(guī)定了磷石膏綜合利用礦山充填的術(shù)語及定義、充填制備站選址要求及構(gòu)成、充填材料組成

及儲(chǔ)存、充填作業(yè)工藝要求、充填質(zhì)量要求及檢測(cè)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，可供磷資源礦山企業(yè)參考。

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(duì)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/T23456磷石膏

GB/T17669.4-1999建筑石膏凈漿物理性能的測(cè)定

JGJ70-2009建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

3術(shù)語及定義

3.1充填系統(tǒng)能力

每小時(shí)充填站可以制備并輸送至井下采空區(qū)或露天坑的料漿體積方量。

3.2磷石膏充填體

以磷石膏為主要材料，與膠凝材料、拌合水和骨料（若需要）經(jīng)攪拌制備而成的充填料漿的硬化體。

3.3料漿比重

單位體積充填料漿的重量。

3.4料漿pH值

充填料漿的酸堿度。

3.5料漿質(zhì)量濃度

充填料漿中固體質(zhì)量所占的百分比。

3.6充填體強(qiáng)度

一定齡期的充填體的抗壓強(qiáng)度。

3.7充填倍線

充填制備站到充填工作面的總距離與充填制備站到充填工作面的總高差的比值。

3.8臨界流速

固體顆粒由懸浮狀態(tài)轉(zhuǎn)為在床面滾動(dòng)或滑動(dòng)時(shí)的流速，又稱臨界不淤流速。

3.9經(jīng)濟(jì)流速

一定年限t（稱為投資償還期）內(nèi)管網(wǎng)造價(jià)和管理費(fèi)用（主要是能耗）之和為最小的流速。

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4充填制備站選址要求及構(gòu)成

4.1充填站選址要求

充填制備站布置需要遵循的原則：

（1）嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范，保證質(zhì)量；

（2）站址不受地下開采活動(dòng)的影響，充填站應(yīng)盡量布置在地表巖石移動(dòng)范圍之外；

（3）方便磷石膏從堆場(chǎng)或磷化工廠運(yùn)輸至制備站；

（4）有足夠的工業(yè)場(chǎng)地和穩(wěn)定的水、電供應(yīng)；

（5）盡量不新征土地或少征土地；

（6）高度重視環(huán)境保護(hù)和水土保持；

（7）滿足充填料漿輸送要求；

（8）工藝要盡可能簡(jiǎn)易可靠。

4.2充填系統(tǒng)構(gòu)成及能力

4.2.1充填系統(tǒng)構(gòu)成

充填系統(tǒng)主要由充填材料存儲(chǔ)與輸送計(jì)量系統(tǒng)、膠凝材料存儲(chǔ)與輸送計(jì)量系統(tǒng)、其他添加材料存儲(chǔ)

與輸送計(jì)量系統(tǒng)、拌合水存儲(chǔ)與輸送計(jì)量系統(tǒng)、充填料漿攪拌制備系統(tǒng)、充填料漿輸送系統(tǒng)及充填智能

控制系統(tǒng)等構(gòu)成。

4.2.2充填系統(tǒng)能力

充填系統(tǒng)能力一般根據(jù)計(jì)劃充填區(qū)體積計(jì)算得到。

5充填材料組成及存儲(chǔ)

5.1充填材料組成

充填材料一般由磷石膏、膠凝材料、改性材料、拌合水、骨料（若需要）組成。

5.2充填材料存儲(chǔ)

5.2.1磷石膏、骨料宜采用封閉/半封閉的堆場(chǎng)或料倉短期存儲(chǔ)。

5.2.2膠凝材料應(yīng)采用料倉密封存儲(chǔ)。

5.2.3粉狀改性材料應(yīng)采用料倉密封存儲(chǔ)，液態(tài)改性材料應(yīng)采用罐裝儲(chǔ)存。

5.2.4拌合水宜采用高位水池存儲(chǔ)。

6充填作業(yè)工藝要求

6.1充填工藝流程

磷石膏充填工藝流程如圖1所示。

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T/CIECCPA020T—2023

圖1磷石膏充填工藝流程

6.2充填材料來源及輸送方式

6.2.1磷石膏來自磷化工廠，一般采用汽車運(yùn)輸或皮帶輸送的方式至充填站存儲(chǔ)場(chǎng)地。

6.2.2膠凝材料來自水泥廠或礦山充填專用膠凝材料廠，一般采用水泥罐車運(yùn)輸至充填站粉料倉。

6.2.3拌合水由項(xiàng)目供水系統(tǒng)提供，根據(jù)充填需要通過流量計(jì)定量供給。

6.3充填料漿攪拌制備

6.3.1磷石膏充填料漿在添加骨料時(shí)，宜采用兩級(jí)臥式攪拌或臥式-立式結(jié)合攪拌的方式；未添加骨料是

可采用一級(jí)立式攪拌或兩級(jí)臥式攪拌方式。

6.3.2攪拌機(jī)的作業(yè)能力必須與充填系統(tǒng)能力匹配，一般略高于充填系統(tǒng)能力。

6.3.3在充填智能控制系統(tǒng)設(shè)置充填技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)各種物料同時(shí)通過各自計(jì)量輸送系統(tǒng)輸送至攪拌系統(tǒng)，

物料在攪拌系統(tǒng)進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌现苽涑煞铣涮钯|(zhì)量要求的充填料漿。

6.3.4磷石膏給料系統(tǒng)宜加裝篩分系統(tǒng)，同時(shí)宜采用打散機(jī)將大塊分散。

6.3.5攪拌制備的充填料漿質(zhì)量濃度變化幅度不宜超過±3%，若超過智能控制系統(tǒng)對(duì)充填技術(shù)參數(shù)作出

相應(yīng)調(diào)整。

6.4充填料漿管道輸送

6.4.1充填料漿輸送宜優(yōu)先采用自流的輸送方式，在無法滿足自流輸送條件時(shí)采用加壓泵送的方式。

6.4.2一般通過計(jì)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(shì)能大于輸送阻力損失時(shí)，可采用自流輸送的方式；

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充填倍線大于6或漿體本身因高差所具有的勢(shì)能小于輸送阻力損失時(shí)時(shí)，采用加壓泵送的輸送方式。

6.4.3臨界流速控制方式。

自流輸送時(shí)，管道內(nèi)充填料漿的流動(dòng)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(shí)，管道內(nèi)充填料漿的流動(dòng)速度須在經(jīng)濟(jì)流速范圍，宜在1.2m/s~1.8m/s。

6.4.4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(shí)，依次經(jīng)過加壓泵、地表充填管道/充填鉆

孔、充填管道/充填軟管至采空區(qū)或露天坑。

6.4.5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(jì)算充填管道內(nèi)經(jīng)

DI：

4Qh

DI

v

式中：Qh—充填系統(tǒng)小時(shí)充填能力；

v—管道工作流速。

6.4.6管道壁厚以管道承壓計(jì)算，根據(jù)壓力管道規(guī)范，受內(nèi)壓直管的厚度計(jì)算公式為：

PD0

ts

2(tEPY)

J

式中，ts——直管計(jì)算厚度，mm；

P——設(shè)計(jì)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(jì)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。

6.4.7充填加壓泵的選擇依據(jù)主要是充填系統(tǒng)能力和所需的充填動(dòng)力，一般略大于充填能力，泵送壓力宜

為所需充填動(dòng)力的1.5~2倍。

充填動(dòng)力根據(jù)充填料漿輸送阻力、輸送距離等參數(shù)計(jì)算得到。

充填料漿輸送阻力通過對(duì)充填料漿流變參數(shù)（屈服應(yīng)力、塑性粘度）的測(cè)定及其他相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)

算得到。

6.5充填過程控制

6.5.1充填準(zhǔn)備工作

（1）了解當(dāng)值班次工作計(jì)劃任務(wù)，各個(gè)充填點(diǎn)充填方量；料漿配合比；原材料準(zhǔn)備情況；通訊是否

暢通；電力供應(yīng)是否正常；充填站各個(gè)設(shè)備完好率情況；人員到位情況；開機(jī)時(shí)間；環(huán)境影響因素。

（2）啟動(dòng)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(rèn)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)。

（3）充填場(chǎng)準(zhǔn)備工作：充填封堵，并保持充填擋墻足夠養(yǎng)護(hù)時(shí)間（混凝土擋墻10~14d、其他擋墻

根據(jù)需要確定）；泄濾水裝置安裝；充填管道安裝到位。

6.5.2充填操作

（1）中控室接到充填場(chǎng)可以充填的指令后，開啟攪拌桶，注滿清水（至設(shè)計(jì)液位）；

（2）開啟攪拌桶排漿口，放出清水，清洗管道（潤(rùn)滑管道），在此過程中，保持?jǐn)嚢柰斑M(jìn)水狀態(tài)；

（3）充填場(chǎng)觀察到管道出口有清水流出后，通知地面中控室進(jìn)行充填；

（4）中控室接到充填場(chǎng)管道有清水流出的信息后，按順序開啟物料輸送及計(jì)量系統(tǒng)，開始充填；

（5）充填場(chǎng)觀察到已充填至設(shè)計(jì)高度后，通知中控室停止充填；

（6）中控室接到停止充填指令后，按順序停止供料，同時(shí)開啟注水程序。

（7）充填場(chǎng)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；

（8）如果充填結(jié)束后攪拌桶內(nèi)仍殘留料漿，應(yīng)啟動(dòng)事故排放口，將料漿排出；

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（9）如果采用進(jìn)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。

6.5.3充填體強(qiáng)度試驗(yàn)

對(duì)充填管出料口的充填料漿取樣并制成充填體試樣，或?qū)σ呀?jīng)充填到充填區(qū)的硬化充填體進(jìn)行原位

取樣，目的是將現(xiàn)場(chǎng)取樣的充填體與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的充填體進(jìn)行對(duì)比，比較其強(qiáng)度差異，進(jìn)而評(píng)價(jià)實(shí)際充填

效果。

6.6充填智能控制系統(tǒng)

充填智能充填控制系統(tǒng)將各個(gè)子系統(tǒng)集成控制，通過設(shè)定充填技術(shù)參數(shù)，以控制各種充填材料的定

量供給，同時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)正能調(diào)整充填技術(shù)參數(shù)，保障充填料漿的高質(zhì)量制備及充填料

漿輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

對(duì)高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)充填站各個(gè)子系統(tǒng)及井下出料口進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；

對(duì)磷石膏、膠凝材料、拌合水及其他添加材料根據(jù)充填技術(shù)參數(shù)進(jìn)行定量給料，同時(shí)根據(jù)在線檢測(cè)

數(shù)據(jù)智能反饋調(diào)節(jié)；

對(duì)充填料漿的質(zhì)量濃度、流量、充填工業(yè)泵壓力及管道壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)報(bào)警。

7充填質(zhì)量要求及檢測(cè)

7.1充填材料質(zhì)量要求

7.1.1磷石膏

磷石膏應(yīng)符合GB/T23456-2018的標(biāo)準(zhǔn)。

磷石膏質(zhì)量應(yīng)保持相對(duì)穩(wěn)定，不宜發(fā)生較大的變化，尤其是粒徑、含水率等參數(shù)。

7.1.2膠凝材料

膠凝材料是指普通硅酸鹽水泥和或其他新型礦山充填專用膠凝材料，質(zhì)量應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

膠凝材料存儲(chǔ)期間，應(yīng)防止進(jìn)水受潮板結(jié)，受潮后禁止使用。

7.1.3改性材料

改性材料是指早強(qiáng)劑、減水劑、泵送劑等其中的一種或多種，質(zhì)量應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

7.1.4骨料

骨料包含粗骨料和或細(xì)骨料，質(zhì)量應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

骨料使用可根據(jù)工程情況選擇，其添加比例一般不超過磷石膏的120%。

骨料質(zhì)量應(yīng)保持相對(duì)穩(wěn)定，不宜發(fā)生較大的變化，尤其是粒徑、含水率等參數(shù)。

7.1.5拌合水

必須保障充足的水源以充填制漿、潤(rùn)管、洗管及清洗場(chǎng)地等用水。

7.2充填料漿質(zhì)量要求及檢測(cè)方法

7.2.1充填料漿的比重：宜控制在1.38-1.42。

檢測(cè)方法：利用定體積容器盛裝料漿，稱重。

7.2.2料漿pH值：不宜小于8。

檢測(cè)方法：利用pH試紙直接對(duì)充填料漿進(jìn)行檢測(cè)比對(duì)。

7.2.3充填料漿的質(zhì)量濃度：宜控制在48%-52%。

檢測(cè)方法：利用50℃條件烘干料漿中的水分，進(jìn)行稱重。

7.2.4充填料漿的擴(kuò)散度：自流輸送時(shí)，充填料漿的擴(kuò)散度宜控制在440~780mm。加壓泵送時(shí)，充填料

漿的擴(kuò)散度宜控制在350~420mm。

檢測(cè)方法：參照《建筑石膏凈漿物理性能的測(cè)定》（GB/T17669.4-1999）執(zhí)行。

7.2.5充填料漿的凝結(jié)時(shí)間：初凝時(shí)間不少于8h；終凝時(shí)間不少于16h。

檢測(cè)方法：參照《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ70-2009）第8章執(zhí)行

5

T/CIECCPA020T—2021

7.2.6充填體強(qiáng)度

用標(biāo)準(zhǔn)試模（70.7mm×70.7mm×70.7mm）制作的充填體試件，在室內(nèi)養(yǎng)護(hù)條件為常溫（20℃~28℃）、

常壓（1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）、常濕（相對(duì)濕度為55%~75%）條件下進(jìn)行。

充填體強(qiáng)度一般采用28d