T_HSK 0004—2025 磷石膏充填采矿技术规范-团体标准

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标准详细信息
标准状态  现行
标准编号  T/HSK 0004—2025
中文标题  磷石膏充填采矿技术规范
英文标题  Technical specification for phosphogypsum filling
国际标准分类号  73.020
中国标准分类号  
国民经济分类  B102 化学矿开采
发布日期  2025年09月08日
实施日期  2025年10月01日
起草人  王宗勇、李锡斌、罗朋志、杜家海、杨步雷、李防、左海军、王光明、马晓博、丁红霞、段峰、王良杰、李子军、王孟来、李树建、袁明礼、高远、赵雨、田春满、张剑、高本铭、吕书平、黄柯、何丰、付兴全、彭世刚、张润
起草单位  云南磷化集团有限公司、中国化学矿业协会、贵州磷化（集团）有限责任公司、湖北兴发化工集团股份有限公司、德阳昊华清平磷矿有限公司、湖北宜安实业有限责任公司、河北省矾山磷矿有限公司、中蓝长化工程科技有限公司、四川发展龙蟒股份有限公司、新洋丰农业科技股份有限公司、贵州福麟矿业有限公司
范围  本文件规定了磷石膏充填采矿的充填材料、充填试验、充填系统设计、充填作业和磷石膏充填水质监测的技术要求。 本文件适用于采用磷石膏或半水磷石膏进行矿山充填采矿。
主要技术内容  4  充填材料
4.1  磷石膏充填材料以湿法磷酸副产磷石膏-半水磷石膏为主，辅以其他充填粗骨料、胶凝材料、碱性激发剂、外加剂及拌合水组成。
4.2  充填集料宜采用尾砂、废石等矿山固体废弃物或一般工业废弃物，按照HJ557规定方法获得的浸出液中氨氮、化学需氧量、总铅、总镉、总砷、总汞和总铬的浓度应满足GB18599中界定的第Ⅰ类一般工业固体废物的要求。
含硫量超过8%，有机质含量超过0.5%（干基重量百分比）的集料不宜用于胶结充填。
4.3  磷石膏、半水磷石膏应以每批次不超过3000t，每批抽样数量不少于3个，进行pH值、水溶性P2O5、水溶性F-、氨氮、化学需氧量、总铅、总镉、总砷、总汞和总铬检测。检测结果取3个试样的算术平均值，pH值、水溶性P2O5、水溶性F-试验结果作为调整碱性激发剂的种类和添加量的依据；氨氮、化学需氧量、总铅、总镉、总砷、总汞和总铬试验结果应符合4.2的要求。
4.4  充填粗骨料可根据矿山情况选择是否采用，宜采用粒度在5mm~300mm以内的碎石或其他固体废弃物，其添加体积比例一般不超过磷石膏的120%。
4.5  胶凝材料宜采用普通硅酸盐水泥、半水磷石膏、粉煤灰、粒化电炉磷渣粉，也可根据工程需求选用特种水泥。粉煤灰质量应符合GB/T 1596的要求，粒化电炉磷渣粉质量应符合GB/T26751的要求。
4.6  碱性激发剂为必需添加剂，碱性激发剂与磷石膏中的游离酸和水溶性磷、氟等杂质反应生成不溶或难溶物质，去除其酸性和水溶性杂质。碱性激发剂宜采用生石灰，生石灰质量应符合JC/T 479的要求。
4.7  外加剂根据需要选择早强剂、减水剂、泵送剂等其中的一种或多种，适量添加。
4.8  拌合用水宜采用矿坑水或选矿尾水。拌合用水pH值应不小5，SO42-不得超过2700mg/L。拌合水采用同一水源时应每年检测1次成分和pH值。
5  充填试验
5.1  充填系统建设方案初步设计前应完成充填材料试验。充填材料变更应重新进行相应的充填材料试验。
5.2  充填试验宜参照GB/T51450的方法进行。
5.3  充填采用的磷石膏、半水磷石膏应进行化验，试样应具有代表性，采样应按照GB/T 6678的方法执行。重点化验项目为pH值、水溶性P2O5、水溶性F-，以确定碱性激发剂的添加量。pH值、水溶性P2O5、水溶性F-的试验方法应按照GB/T 23456执行。
5.4  磷石膏胶结充填可选充填料配比为水泥:粉煤灰:磷石膏=1:1:2~1:1:10，常用配比范围为1:1:6~1:1:8。矿山在选择充填料配比时，应首先依据充填体所需强度（如3d、7d、28d单轴抗压强度指标）、采空区地质条件（围岩稳定性、采深等）确定基础配比范围，再结合降低充填成本、简化制备工艺的原则进行优化。
5.5  充填试验充填体在自然条件下养护28d后，单轴抗压强度范围为0.5MPa~5MPa。针对不同矿山特点和充填体强度要求，矿山可根据实际情况选择充填料配比及料浆浓度。
5.6  充填泌出水应进行pH值、磷酸盐（以P计）、氟化物、氨氮、化学需氧量、总铅、总镉、总砷、总汞和总铬监测，其试验结果应符合HJ 1415要求。
5.7  充填试验应做充填体毒性浸出试验，按照HJ557规定方法获得的浸出液中氟化物、磷酸盐（以P计）、氨氮、化学需氧量、总铅、总镉、总砷、总汞和总铬的浓度应满足GB18599中界定的第Ⅰ类一般工业固体废物的要求。
5.8  充填试验应得到充填料配比、充填料浆比重、充填料浆质量浓度、扩散度、凝结时间、泌水率等设计参数。料浆比重宜控制在1.38~1.42，pH≥8；料浆的质量浓度宜≥48%；自流输送时充填料浆的扩散度宜控制在440mm～780mm，加压泵送时充填料浆的扩散度宜控制在350mm～420mm；充填料浆的凝结时间：初凝时间宜大于8h，终凝时间宜小于16h；充填料浆的泌水率宜控制在20%～50%。
6  充填系统设计
6.1  充填制备站选址和平面布置
6.1.1  充填站设计充填能力宜参照GB/T 51450方法计算,并适当考虑增大充填能力的空间。
6.1.2  充填制备站选址宜位于开采移动带之外，避开地表岩石移动范围和其他不稳定区域。
6.1.3  充填制备站选址宜充分利用地形坡度，方便充填集料、凝胶材料运输，充填料浆输送和稳定的水、电供应，宜采用双回路供电。
6.1.4  充填制备站宜集中布置，当矿体走向长度大或多矿体分散时，可采用分散布置。
6.1.5  充填制备站场地应进行工程地质勘察。
6.2  原材料给料系统
6.2.1  原材料给料系统包括充填集料贮存和输送系统、胶凝材料贮存和输送系统、其他添加材料贮存和输送系统、拌合水贮存和输送系统。
6.2.2  胶凝材料宜采用仓式贮存，含干粉料的料仓顶部应安装除尘装置。
6.2.3  料仓设计应按GB 50771的有关规定执行。
6.2.4  料仓应有避免仓内蓬料的设施。
6.2.5  拌合用水宜采用高位水池贮存。
6.2.6  给料系统应具有计量和输送功能，严格按设计配比精准给料，宜采用双螺旋给料机和单螺旋计量秤，宜采用变频速控装置。
6.3  充填料浆搅拌制备
6.3.1  充填集料、胶凝材料、碱性激发剂、拌合水和外加剂应按设计配比送入搅拌机中均匀混合，不应采用难以打散的物料进行膏体制备。
6.3.2  充填料浆搅拌宜采用两段连续搅拌流程，宜采用卧式-卧式联合搅拌或卧式-立式联合搅拌，二段搅拌宜采用高速活化搅拌机。
6.3.3  充填搅拌装置的有效容积应满足2min~5min的输送流量，搅拌机料位宜控制在搅拌筒高度的2/3~3/4处，卧式搅拌装置的搅拌料位宜不低于传动轴轴心位置。
6.3.4  制备好的膏体或浆体料浆浓度超出设计最大值的1%或小于设计最小值的2%时，应及时调整浓度。
6.3.5  制备好的料浆应通过安装磁吸装置网格尺寸 30mm 的滚筒筛系统，将大颗粒及铁属性杂物筛除，防止堵管。
6.4  充填料浆输送
6.4.1  充填料浆输送应优先采用自流的输送方式，在无法满足自流输送条件时采用加压泵送方式。
6.4.2  充填倍线小于6且浆体本身因高差所具有的势能大于输送阻力损失的1.2倍时，宜采用自流输送的方式；充填倍线大于6或浆体本身因高差所具有的势能小于输送阻力损失的1.2倍时，应采用加压泵送的输送方式。
6.4.3  输送管道的重力势能和输送阻力应按GB/T 51450方法计算。
6.4.4  自流输送时，管道内充填料浆的流动速度应大于浆体的临界流速，宜在3m/s~3.5m/s；加压泵送时，管道内充填料浆的流动速度应在经济流速范围，宜在1.2m/s~1.8m/s。
6.4.5  充填管道的内径需与充填能力匹配，保障充填料浆的流速稳定。宜根据下式计算充填管道内径DI：
                           ……………………………………………（1）
    式中：
Qh—充填系统小时充填能力，m3/h；
v—管道工作流速，m/h。
6.4.6  管道壁厚根据管道承压计算，受内压直管的厚度计算公式为：
                                 ………………………………………（2）
式中：
ts——直管计算厚度，mm；
P——设计压力，取管道最大承压的1.5倍，MPa；
D0——管道外径，取无缝钢管常用的外径系列，mm；
[σ]t——在设计温度下材料的许用应力，16Mn耐磨无缝钢管，室温下许用应力为163MPa；
EJ——焊接接头系数，无缝钢管取0.9；
Y——温度修正系数，取0.4。
6.4.7  不同区段充填管道选型宜符合下列规定：
a)主充填管竖直段和孔底弯管宜采用双金属复合管或耐磨性能不低于双金属复合管的其他管材，宜在弯管处设计增大直径的缓冲管；
b)主充填管水平段宜采用耐磨无缝钢管或共挤耐磨层增强塑料复合管等耐磨管材；
c)临近采空区的充填管宜采用钢编复合管或聚乙烯塑料管等。
6.4.8  管道敷设应符合下列规定：
a)主充填管应不设在提升井内，宜采用充填钻孔方式，充填钻孔应按GB 50771规定执行。服务年限长的大型矿山宜设专用充填井；
b)充填料浆管道及下料口应固定牢靠，远距离输送宜增设排气阀；
c)充填管道连接件耐压等级应不低于连接管耐压等级，充填井套管宜采用焊接和管箍连接，不经常拆卸的管段宜采用法兰盘连接或焊接，经常拆卸且易堵的管段宜采用快速接头。
6.4.9  采用深井管道输送且水平输送距离较短时，应采取减压或消能措施。
6.5  充填系统智能控制
6.5.1  充填系统应具备自动监测、自动控制、自动报警功能，宜设集中控制室。关键设备宜配套视频监控设备。
6.5.2  充填系统应对供料仓料位、水池水位、搅拌装置料位自动监测、自动控制。
6.5.3  充填系统应对充填集料、胶凝材料、搅拌水、碱性激发剂和其他添加剂计量进行自动监测和控制。
6.5.4  充填系统应对充填料浆浓度、充填料浆流量、调浓水流量、泵送压力进行自动监测和控制。
6.5.5  充填钻孔底部管道、主管道等关键位置宜进行压力自动监测。
6.5.6  充填设备发生故障时，应能够自动报警。
6.6  充填系统安全设施
6.6.1  充填制备站应配备事故池及事故泵送系统，事故池有效容积宜不小于2h充填料浆量。在智能化控制系统（具备实时监测、自动报警、快速切断进料等功能）保障下，事故池有效容积宜不小于15min充填料浆量，且应不小于10m3。
6.6.2  充填制备站应配置用于清洗管路的静压水源。
6.6.3  充填钻孔底部应设置应急排料装置和事故池。事故池有效容积不宜小于主充填管道总体积。
6.6.4  主充填管道沿线宜布设应急水源。
7  充填作业
7.1  充填准备
7.1.1  充填前应编制充填计划，计划内容包括：
a)应绘制采空区实测图及相邻采场工程实测图；
b)应计算采空区总充填量、充填次数和单次充填量；
c)应编制充填管路、封闭挡墙、脱水、接顶等施工方案；
d)应编制安全事故处理预案。
7.1.2  充填作业前应预先清除采空区及周边巷道浮石、架设充填管、预设充填滤水管和构筑封闭挡墙。
7.1.3  封闭挡墙应设在采空区进路的围岩稳固地段。封闭挡墙构筑方式宜采用金属构件装配式、混凝土挡墙、砖砌挡墙或木挡墙。封闭挡墙参数和分次充填高度应通过力学计算确定。
封闭挡墙构筑完成后，封闭挡墙与周边围岩接触处应做防漏浆处理。
7.1.4  充填管道应采取措施紧固，其出料口宜位于空区相对较高位置。充填管悬挂应尽量平直，减少拐弯，应不反向悬挂。
7.1.5  空场嗣后充填宜采用滤水管脱水，数量宜不少于2条；分层充填或进路式充填宜采用脱水管、滤水挡墙、滤水井等脱水方式。脱水管布设位置应远离充填料浆下料口。
7.1.6 充填区应设置沉淀池，收集充填作业渗滤水。
7.2  充填作业
7.2.1  充填开始前应检查电力供应情况、设备完好情况和人员到位情况。
7.2.2  充填开始前应对充填管道引流。
7.2.3  充填制备站与充填工作面之间通信应畅通。
7.2.4  充填作业时应对管路和封闭挡墙进行巡视，发现漏浆、跑浆等异常情况及时处理。
7.2.5  充填作业完毕后应对充填管道进行清洗。
7.2.6  引流水、清洗水、充填渗水应通过排水沟排放至集水仓。
7.2.7  充填宜接顶。充填接顶宜多点、多次下料，充填料浆下料口和排气管进气口应设置在采空区顶板高处。
7.2.8  充填接顶方式宜采用加压泵压注料浆、膨胀充填材料等。
7.3  充填质量检测
7.3.1  充填料浆的质量浓度宜采用在线自动监测，当偏离设计范围的上下限时，应及时调整至设计范围。
7.3.2  充填料浆流量偏差应控制设计值的±10%范围内，当超出该范围时应及时调整至设计值。
7.3.3  充填作业中充填制备站每班充填料浆应取样浇注试模不少于3个，并应对浇注充填体试件进行规定龄期单轴抗压强度试验。养护龄期为3d的充填体单轴抗压强度连续3班低于指标时，应调整充填料配比参数。连续3d均达到指标要求，可每天充填料浆取样浇注试模不少于1个，并应对浇注充填体试件进行规定龄期单轴抗压强度试验。
7.3.4  采场充填体应进行质量检测，质量检测、取芯试件的平均强度和标准差计算应按GB/T51450规定执行。
7.3.5  充填渗滤水检测频率按每天一次，进行pH值、磷酸盐（以P计）、氟化物检测。试验结果应符合HJ1415要求。
7.3.6  充填产物应留校进行毒性浸出试验，采样数量、监测频次、浸出方法、浸出液特征污染物控制指标应按HJ1415规定执行。
8  区域水质监测
8.1  在与充填区域相同的水文地质单元（含地层岩性、含水层类型、地下水埋深等）内，选取距离充填区≥1000m且无磷石膏堆积、无采矿活动影响的区域，设置3处及以上对照监测点，连续监测3个水文期（丰、平、枯水期），取其平均值作为该地区水质背景值。
8.2  充填工程应结合现有设施合理布设地下水监测井。地下水监测井布设位置、布设数量、监测频次、监测因子应符合HJ1415的规定。
是否包含专利信息  否
标准文本  不公开
团体详细信息
团体名称中国化学矿业协会
登记证号51100000500000998C发证机关民政部
业务范围行业自律 业务培训 国际合作 咨询服务
法定代表人/负责人李海廷
依托单位名称
通讯地址北京市朝阳区小营北路29号院2号楼2单元901邮编 : 100101

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