(高清版)GB∕T 39489-2020 全尾砂膏體充填技術規(guī)范

ICS73.020中華人民共和國國家標準全尾砂膏體充填技術規(guī)范T國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會ⅠGB／T39489—2020本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準由全國黃金標準化技術委員會(SAC/TC379)提出并歸口。本標準起草單位：北京科技大學、中國恩菲工程技術有限公司、中南大學、飛翼股份有限公司、北京金誠信礦山技術研究院有限公司、長春黃金研究院有限公司、山東黃金礦業(yè)科技有限公司、伽師縣銅輝礦業(yè)有限責任公司、貴州川恒化工股份有限公司、中國有色礦業(yè)集團有限公司、金川集團股份有限公司。李劍秋。1GB／T39489—2020全尾砂膏體充填技術規(guī)范本標準規(guī)定了全尾砂膏體材料構成與儲存要求、全尾砂膏體充填工藝要求、全尾砂膏體充填技術要求及其檢測方法。本標準適用于金屬、非金屬礦山的全尾砂膏體充填。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是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。GB8978污水綜合排放標準GB18599一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標準GB／T50080普通混凝土拌合物性能試驗方法標準GB／T50123土工試驗方法標準黃金行業(yè)氰渣污染控制技術規(guī)范建筑砂漿基本性能試驗方法標準3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1全尾砂金屬、非金屬礦山進行礦石選別后排出的未經分選的全粒級尾砂。3.2膠凝材料在物理、化學作用下，能從漿體變成堅固的石狀體，并能膠結其他物料，制成有一定機械強度的復合固體的物質。3.3質量濃度固體質量占固體與液體質量之和的百分比，表示成式（1式中：—質量濃度；犿s—固體質量，單位為千克（kg—液體質量，單位為千克（GB／T39489—20203.4塌落度自重狀態(tài)下，膏體自然塌落的最終高度與塌落度筒高度的差值。3.5屈服應力膏體從靜止狀態(tài)變化到流動狀態(tài)需克服的臨界剪切應力。3.6泌水率析出水量與料漿用水的質量百分比。3.7絮凝劑帶有正（負）電性的基團和水中帶有負（正）電性的難于分離的一些粒子或者顆粒相互靠近，降低其電勢，使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并利用其聚合性質使得這些顆粒集中，并通過物理或者化學方法分離出來的藥劑。3.8充填倍線充填管路總長度與充填管路起止口的垂直高差之比，表示成式（2式中：N—充填倍線；3.9充填擋墻使膏體料漿密閉在指定充填區(qū)域內所構筑的墻體或密封體。引流水采場充填前后用于清洗管道、起到牽引膏體和降低輸送阻力的生產用水。洗管水采場充填完畢用于清理管道遺留充填料漿和雜物的生產用水。全尾砂膏體以全尾砂為主要材料，配以其他骨料、膠凝材料，并與水混合而成的膏狀的不分層、不沉淀、略泌水的非牛頓結構流體。膏體充填在外力或自重作用下，將膏體充填料漿輸送到井下進行采空區(qū)充填的過程。膏體凝結時間充填物料加水拌和起，至膏體完全失去塑性并開始產生強度所需的時間。23GB／T39489—2020單軸抗壓強度充填體在單向受壓至破壞時，單位面積上所能承受的荷載。線縮率養(yǎng)護時間為0天時充填體高度減去養(yǎng)護時間28天時高度后，再除以養(yǎng)護時間為0天時充填體高度式中：γ—線縮率；h0—養(yǎng)護時間為0天時充填體高度，單位為毫米（mm）；—養(yǎng)護時間為28天時充填體高度，單位為毫米（mm）。4全尾砂膏體材料構成與儲存要求4.1全尾砂膏體材料構成4.1.1膏體材料通常由全尾砂、骨料、膠凝材料、外加劑和水構成。全尾砂粒徑組成中小于20μm的尾砂含量應大于15%。4.1.3膠凝材料應采用水泥、其他部分或全部替代水泥的具有膠凝作用的材料。4.1.4骨料分為粗骨料和細骨料，粗骨料粒徑范圍應在4.75mm~20mm；細骨料粒徑范圍應在4.1.5外加劑一般包括絮凝劑、泵送劑、減水劑和早強劑等。4.2全尾砂膏體原材料儲存全尾砂膏體原材料儲存設施應滿足下列要求：a）全尾砂宜采用濃密機或砂倉短期存儲；b）膠凝材料應采用倉式存儲；c）粗骨料應采用倉式存儲或者地面堆存；d）粉狀外加劑應采用倉式存儲，液體外加劑應采用罐裝儲存。膏體原材料儲存條件應滿足下列要求：a）全尾砂儲存設施環(huán)境溫度應大于0℃，否則應采取保溫措施；b）水泥和粉狀外加劑應密封存儲，防止受潮；c）骨料儲存應進行頂部遮擋，防止雨雪天氣造成骨料含水量變化。5全尾砂膏體充填工藝要求5.1全尾砂膏體充填工藝流程5.1.1全尾砂膏體充填按照圖1所示的典型工藝流程實施。4GB／T39489—20205.1.2全尾砂膏體充填典型工藝流程包括必選項和可選項，在必選項的基礎上，應結合礦山實際情況按需選擇其他工藝流程及其儀器設備等。圖1全尾砂膏體充填典型工藝流程圖5.2全尾砂脫水5.2.1全尾砂脫水應采用重力濃密和機械壓濾兩種方式。5.2.2重力濃密設備應采用立式砂倉、普通耙式濃密機、高效濃密機或深錐濃密機，底流濃度范圍應滿足膏體制備要求。宜經二次稀釋至5.2.4全尾砂料漿入料稀釋濃度、絮凝劑溶液濃度、底流濃度、處理能力、設備選型等應通過靜態(tài)及動態(tài)沉降實驗確定。5.3全尾砂膏體攪拌制備5.3.1將濃密全尾砂、骨料、膠凝材料、水及外加劑按照配比送入攪拌機中均勻混合，不應采用難以打散的物料制備膏體。5.3.2輸送至攪拌槽的所有物料應嚴格定量控制，攪拌機料位應高于攪拌葉片的1/2處。5.3.3制備好的膏體料漿濃度超出設計最大值的1%或少于設計最小值的2%時，應及時調整至目標濃度范圍。5.3.4膏體攪拌宜采用兩段連續(xù)攪拌流程，宜采用臥式-臥式聯(lián)合攪拌，或臥式-立式聯(lián)合攪拌。5.4全尾砂膏體管道輸送5.4.1膏體管道輸送流速應控制在1輸送管道內徑應控制在1005.4.2充填料漿管道輸送宜采取定濃度、定流量的輸送方式。5.4.3充填系統(tǒng)減阻應采取增加管道直徑、添加外加劑、調整充填配比、降低輸送濃度等措施。5.4.4根據(jù)式(4)計算系統(tǒng)重力勢能，當系統(tǒng)重力勢能大于系統(tǒng)沿程阻力損失的1.2倍時，宜采用自流輸送方式。膏體能否自流輸送應嚴格按照沿程阻力計算來判定，充填倍線可作為參考，但不應作為能否5GB／T39489—2020自流的判定依據(jù)。式中：P—充填位置到采場的系統(tǒng)重力勢能，單位為帕(Pa);ρ—膏體料漿密度，單位為千克每立方米(kg/m3);g—重力加速度，單位為牛每千克(N/kg);h—系統(tǒng)垂直高差，單位為米(m)。5.4.5宜采用活塞泵進行泵壓輸送，額定泵壓應為系統(tǒng)沿程阻力與系統(tǒng)重力勢能之差的1.2倍以上，且能克服充填站至充填鉆孔之間所需的管道阻力。5.4.6管道鋪設前，應分析管道壓力分布，為確保膏體在管道出口良好的流動性，充填采場處壓力宜設定為0.5MPa,管道某一位置的承壓P3,由式(5)確定：式中：P3—管道某一位置承壓，單位為帕(Pa);L—管道某一位置與采場距離，單位為米(m);P1—管道某一位置至采場摩阻損失，單位為帕每米(Pa/m);P2—管道某一位置至采場的系統(tǒng)重力勢能，單位為帕(Pa)。5.4.7井下管道敷設在頂板時，應采用錨桿、鋼繩懸掛；敷設在巷道底板時，主干管道應有管道支架。5.4.8管道實際承壓能力應為式(5)計算值的1.5倍以上，管道選型遵循以下原則：a)宜采用雙金屬復合管、雙層耐磨錳鋼管或貝氏體管道作為充填鉆孔中的充填管；b)宜采用緩沖壺或雙金屬復合彎管作為充填鉆孔底部的充填管；c)宜采用耐磨無縫鋼管作為主充填管路中的充填管；d)宜采用普通無縫錳鋼管、鋼編管作為充填道和充填小井至出礦分層道的充填管；e)宜采用聚乙烯增強塑料管、鋼編管作為一次性使用的充填進路中的充填管。5.4.9充填管道連接方式：a)充填鉆孔套管的連接宜采用管箍接頭；b)不需經常拆卸且不經常發(fā)生堵管的管段的連接宜采用法蘭盤接頭；c)中段間充填鉆孔深度不超過100m套管的連接宜采用焊接接頭；d)需經常拆卸且易發(fā)生堵管的管段的連接宜采用快速接頭。5.5全尾砂膏體采場充填5.5.2充填作業(yè)前應做好地表設備、井下管路及采場的準備工作，準備妥當后再進行充填作業(yè)。5.5.3充填采場附近應設置沉淀池，用于引流水和洗管水的排放。5.5.4礦石清理完畢后，應在采場所有出口架設充填擋墻，宜采用密封性好、可重復利用、制作快捷的不脫水擋墻，周圍圍巖破碎時，應對破碎嚴重的巖層進行噴射混凝土處理，防止充填料外泄污染環(huán)境。5.5.5應在采場附近架設充填管道，連通井下主干管道，通向待充采場。5.5.6充填過程中，應保證管路及采場有人員巡視，攪拌站內操作人員應監(jiān)測管路上的壓力表及站內儀表監(jiān)控運行狀況。5.5.7充填過程中，應保證地表充填站和井下的通信暢通。5.5.8到達采場的膏體料溫度宜大于10℃,確保良好的水化反應和凝結性。5.5.9充填作業(yè)完畢以后，應進行設備及管路的清洗工作。5.5.10采場充填應注意以下其他事項：GB／T39489—2020a)井下管道閥門處于關閉狀態(tài)，地面輸送引流水灌滿管道，檢查無問題后開始輸送膏體。b)充填過程遇有故障停止充填時，管道料漿停留時間不應超過4h,具體時間應根據(jù)膏體料中水泥添加量以及實際凝結時間而定。c)流動性較好的膏體料漿，宜單點自然排入充填區(qū)；流動性較差的膏體料漿或者尺寸較長的采場，應采用多點充填。d)應根據(jù)力學計算和經驗數(shù)據(jù)確定合理的一次充填高度，待充填料漿表面超過擋墻2m以上并凝固具有強度后，應根據(jù)現(xiàn)場實際情況加大單次充填高度或連續(xù)充填。e)在采空區(qū)即將充滿時，應注意充填壓力過大造成漿體噴射事故。f)充填過程中每班應取樣檢測充填料漿濃度，濃度檢測宜采用烘干法，并取樣制作試塊檢測充填體強度，充填體強度應滿足設計或采礦工藝要求。水，沖洗不銹鋼、鎳及鎳合金管道時，水中氯離子含量不得超過25×10-6,洗管水流速不低于沖洗管道的截面積不小于被沖洗管道截面積的5.6全尾砂膏體充填自動控制a)應對膏體充填物料供給、流量大小、設備啟停等進行自動控制；b)應對膏體充填過程中的故障發(fā)出報警。5.6.2工藝檢測與控制內容包括下述內容：a)宜對水泥倉、骨料倉、外加劑倉、水倉等的料位進行檢測與監(jiān)控，并實行料位下限報警；b)應對尾砂給料濃度、給料流量及濃密機放砂濃度、放砂流量進行檢測；c)應對尾砂、骨料、水泥、外加劑與水等實現(xiàn)定量控制與配比計算；d)宜采用料位傳感器和攝像頭聯(lián)合監(jiān)測攪拌機液位，宜通過增減給料量和充填泵流量控制實現(xiàn)液位動態(tài)平衡；e)應對輸送泵出口處的膏體濃度、流量進行檢測和控制。6全尾砂膏體充填技術要求及其檢測方法6.1全尾砂膏體充填技術指標應符合表1的規(guī)定。表1全尾砂膏體充填技術指標范圍值名稱泌水率%塌落度mm屈服應力凝結時間h單軸抗壓強度MPa線縮率%技術指標1.5~5180~260100~200>80.2~5<56.2全尾砂膏體檢測應采用如下方法：按照GB/T50123的規(guī)定測試全尾砂相對密度；按照GB/T50123的規(guī)定測試全尾砂粒級組成；按照的規(guī)定測試膏體料漿密度；按照GB/T50123的規(guī)定測試膏體料漿質量濃度；按照GB/T50080的規(guī)定測試膏體料漿泌水率；按照GB/T50080的規(guī)定測試膏體料漿塌落度；6GB／T39489—2020g)全尾砂膏體料漿的屈服應力測試方法見附錄A;凝結時間不應低于8h;i)膏體線縮率按照式(3)計算，采用精度不小于0.1mm的長度測量工具對試模內側高度進行測量，作為試塊0天高度h0;待膏體養(yǎng)護28天時，將其取出測量高度h28;按照的規(guī)定測試固結膏體單軸抗壓強度，試塊養(yǎng)護齡期為3天、7天和28天。6.3全尾砂膏體充填原材料、充填體應符合GB18599、GB8978的規(guī)定。黃金氰渣膏體充填料漿同時應符合的規(guī)定。78GB／T39489—2020附錄A（規(guī)范性附錄）全尾砂膏體料漿的屈服應力測試方法A.1儀器及原理采用R/S槳式轉子流變儀（軟固流變儀）控制剪切速率法測試全尾砂膏體屈服應力，測試原理如圖A.1。槳葉克服漿體的屈服應力轉動，使周圍一定區(qū)域內的漿體發(fā)生剪切作用，轉子轉動時剪切應力與扭矩關系如式(A.1)所示。圖A.1槳式流變儀控制剪切速率法測量原理式中：T—槳葉所受扭矩，單位為牛米(N·m);D—轉子直徑，單位為米(m);H—轉子高度，單位為米(m);τ—漿體所受的剪切應