YB∕T 4959-2021 冶金矿山尾矿胶结充填技术规范

ICS77.140.99CCSH34YBICS77.140.99CCSH34中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T4959—2021冶金矿山尾矿胶结充填技术规范Technicalspecificationforcementedfillingof

tailingsinmetallurgicalmines2021-05-17发布 2021-10-01实施中华人民共和国工业和信息化部发布学兔兔标准下载YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021目次TOC\o"1-5"\h\z前言 V1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14充填系统 1充填站 1选址 1充填能力 13浓密机选型 2胶凝材料储存 2胶凝材料料仓 2充填料浆制备 2充填工艺 2检测项目 2应急高位水池 2防雷、避雷 24.2充填钻孔 32.1钻孔位置 32.2钻孔孔径与偏斜度 32.3套管安装 32.4钻孔管道 32.5钻孔管材料 32.6钻孔管道连接 32.7钻孔管道壁厚 33充填管道 33.1 一般要求 33.2充填倍线 33.3充填管道管径 33.4充填系统最大工作压强 43.5末端管道 43.6管道检查 43.7 管件 43.8 管道静压 43.9管道动压 43.10磨蚀余量 45充填料浆 4尾矿浓缩 4尾矿浆浓度 4ITOC\o"1-5"\h\z2紫凝剂 43尾矿浆 5造浆控制 5浓密机压耙 5胶凝材料选择与储存 52.1充填胶凝材料 55.2.2胶凝材料运输与储存 5充填料浆制备 53.1充填料浆制备原则 53.2充填料浆质垃浓度 53.3料浆浓度精度 5充填料浆性能 54.1充填料浆基本性能 54.2充填料浆稳定性 54.3充填体强度 6充填料浆输送 65.1充填料浆输送选择 65.2充填料浆管道流动形式 65.3输送管道 6充填事故预防与处理 66.1 堵管 66.2垂直管道充填料浆喷浆 66.3管道振动 66.4爆管及漏浆 66.5意外设备停运 66充填采场 6挡墙设施 6挡墙形式 62挡墙位置 6挡墙结构 7挡墙周围裂隙 7挡墙观察管 7充填作业 72.1作业准备 72.2充填操作 72.3 充填料浆出口 72.4单次充填高度 72.5充填接顶 72.6充填料浆取样 7采场脱水 73.1脱水管布置原则 73.2 脱水管布置方法 7YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—20213.3脱水管固定 87自动化控制 8控制系统 8控制参数 8报警信号 8附录A（资料性）充填试验 9\o"CurrentDocument"\hA.1比重测定 9\o"CurrentDocument"\hA.2颗粒粒径分析 9\o"CurrentDocument"\hA.3紫凝剂选择与沉降浓缩实验 9A.3.1絮凝剂优化选择 9\o"CurrentDocument"\hA.3.2絮凝剂配制 9A.3.3沉降实验 10A.4胶结充填料塌落度实验 10A.5充填料浆固化强度实验 10VYB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021冶金矿山尾矿胶结充填技术规范1范围本文件规定了冶金矿山尾矿胶结的术语和定义、充填系统、充填料浆、充填采场、自动化控制.本文件适用于冶金矿山尾矿胶结充填开采、设计、运行等。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款.其中，注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T50080普通混凝土拌合物性能试验方法标准GB/T50123土工试验方法标准JGT/T70建筑砂浆基本性能试验方法标准3术语和定义下列术语和定义适用于本文件.3.1充填料浆backfillslurry尾矿、胶凝材料等与水的混合物.3.2充填挡墙backfill-retainingwall为防止充填料浆流出充填区而设置的构筑物,有砖砌挡墙、钢结构柔性挡墙、混凝土挡墙、木挡墙等多种形式.3.3充填倍线stowinggradient包括弯头、接头等管件的换算长度在内的充填管道总长度与充填管道起点和终点的高差之比.4充填系统充填站选址兼顾采空区、充填钻孔位置和上、下管道布置,设置在非塌陷区,且交通运输方便.充填能力根据实际情况可设置一个或多个充填站,整套系统制备料浆能力应大于井下充填需求量的20%.1

浓密机选型应满足尾矿浆设计浓度和充填需求量,且至少应有4h的储浆能力.胶凝材料储存胶凝材料储存盘至少能够满足矿山连续2d充填的需求,储存时间最长不超过14d.胶凝材料料仓宜采用锥体料仓,且锥角）60°,并安装闸板阀、螺旋输送机、称重计量装置等.充填料浆制备制备充填料浆的各项计量参数宜实行在线实时监测,并应定时人工取样监测.充填工艺充填工艺流尾矿浆浓缩后添加一定比例的胶凝材料和适址水,搅拌制成充填料浆后输送至充填区.程如图1所示。充填工艺流图1图1充填系统流程示意图检测项目定期检测尾矿浆和充填料浆的流量、浓度、PH值及充填体强度等项目.应急高位水池充填站应配有高位水池,其容Ift大于一次冲洗管道需水量。防雷、避雷地面充填站应装设防雷电装置,并保证导线接地良好.2充填钻孔钻孔位置应紧靠充填站,并兼顾地面充填站与井下巷道和采空区的位置.2.2钻孔孔径与偏斜度钻孔直径应大于成孔直径的100mm~150mm；充填钻孔偏斜度宜控制在l°30'以内.2.3套管安装钻孔下套管应导正,宜采用150mm~200mm长梯形螺纹管箍连接;管壁抗磨蚀厚度)3mm,并在垂直管与水平管连接处采取减振措施。钻孔管道管道断面输送能力应大于充填站制浆能力，可设置多个钻孔垂直管道,并宜有备用钻孔通道。钻孔管材料宜选用耐磨钢管、双金属复合管或贝氏体管道。钻孔管道连接采用管箍焊接连接.钻孔管道壁厚钻孔管道壁厚应根据水击计算结果、最大动静压力计算结果.按较大值选取管壁厚度,修约到标准壁厚,再加上磨损与腐蚀余量即为实际选取壁厚.4.3充填管道一般要求充填管道包括垂直钻孔管道、地面管道和井下巷道布置管道.宜根据地形和井下巷道情况实现满管流输送的方式布置。充填倍线充填料浆自流输送时充填倍线值宜为2〜6.充填管道管径按式(1)计算,结果不是标准管径时应取大于计算结果且最接近计算结果的标准管径.D=、［YY YC (1)Vπ×u×o×(‰×Cw式中：D--计算管径,单位为米(m)；A--每套系统年输送尾矿(干)和胶凝材料总量，单位为千克(kg))U-充填料浆输送速度,单位为米每秒(m/s)J6--每年工作时间,单位为秒(s)；3An--充填料浆密度，单位为千克每立方米(kg/n?):Cw--充填料浆质量浓度。充填系统量大工作压强按式(2)计算:P=pmgH-L0im (2)式中：P--充填系统最大工作压强,单位为帕(Pa):^--充填料浆密度,单位为千克每立方米(kg/m"；g--常址,单位为牛每千克(N/kg)；H--充填管道入口与出口之间的高差,单位为米(m)；Lo--充填管道当量长度,单位为米(m)；im——单位长度管道水力损失,单位为帕每米(Pa/m).末端管道选用满足压力条件的整体内衬耐磨蚀材料复合管道。管道检查管道安装完成后,应进行管道耐压和密封性能试验,试压介质为清水,耐压试验压力不得小于设计压力的1.5倍,持续试压时间不得小于1.5h.管件充填料浆输送管道上管件尺寸应按管道的公称直径进行选择,管件应耐磨、耐腐蚀、高强度,并具有良好的密封性及简易快捷方便安装等特点.管道静压管道静压应按浆、水置换时和事故停机时产生的静压来确定。管道动压管道动压应分析清水冲洗和再启动等不同工况下来确定.磨蚀余■充填料浆输送管道应增加3mm以上的余量。5充填料浆尾矿浓缩尾矿浆浓度选厂排出尾矿经浓缩后进行胶结充填,尾矿质量浓度宜浓缩至56%~76%。絮凝剂浓密机浓缩尾矿浆时,应添加配制质量3%~5%。的絮凝剂溶液,配制絮凝剂溶液应采用清洁水,且放置时间不宜超过24h。4YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021尾矿浆细粒级尾矿制浆宜选用深铢浓密机,矿浆进料浓度6%〜25%,应采用计量泵添加絮凝剂。造浆控制浓密机进尾矿浓度应稳定,宜采用变频调速底流泵,实现浓度稳定地连续造浆.浓密机压耙浓密机应可自动检测底流尾矿浆浓度，自动开启底流剪切泵和自循环系统。胶凝材料选择与储存.2.1充填胶凝材料充填胶凝材料的选择应根据实验情况进行初选,并做工业试验,最终选定合适胶凝材料。.2.2胶凝材料运输与储存胶凝材料应密闭运送,存放处周围应干燥通风,严禁风吹、日晒、雨淋。充填料浆制备充填料浆制备原则充填料浆的原材料(尾矿、胶凝材料和水)应按确定的灰砂比、水灰比计量进料,计量精度应满足充填要求,搅拌均匀.充填料浆质量浓度根据抗压强度实验、浓密机制浆能力及充填料浆和易性而定,生产中用γ射线浓度计检测或按式(3)计算.Cw=-×100⅝ (3)式中：Cw--充填料浆的质St百分浓度I研 定体积充填料浆含干尾矿和胶凝材料质量之和,单位为千克(kg);m?--同体积充填料浆质量,单位为千克(kg).加可通过将充填料浆烘干后称量获得.3.3料浆浓度精度搅拌后制成的充填料浆浓度与理论充填料浆浓度偏差应控制在士1.5%范围内.充填料浆性能充填料浆基本性能制备的充填料浆应具有良好的稳定性、可塑性、流动性,其坍落度宜为20cm~25cm.充填料浆稳定性充填料浆静置2h,应无明显分层、析水,可正常输送.5YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021充填体强度充填体强度应满足采矿设计指标要求.充填料浆输送充填料浆输送选择充填倍线&6时,宜采用自流,充填倍线＞6时,宜采用充填泵输送.充填料浆管道流动形式充填料浆应满管流输送,管道输送浓度的波动宜控制在土L5%范围内。输送管道接近充填作业面的料浆输送管道宜采用施工方便的薄壁管道或非金属材料管道,其他部分采用耐磨管道.充填事故预防与处理堵管充填料浆应保持浓度稳定,应设置高压疏通系统,优先处理垂直管道系统;应设置充填料管压力自动监测装置,并设有自动报警和自动硫通系统。垂直管道充填料浆喷浆垂直管道的明、满流过渡段应安装排气管,排空垂直管内空气.管道振动应严格控制充填料浆浓度波动,并安装进排气支管,保持管道内压力稳定。爆管及漏浆应建立巡检制度.定期检查管壁、管件的磨损情况,防止爆管和跑、碧、滴、漏现象。6.5意外设备停运充填系统因故停运时,应及时排空输送管道内的充填料浆，冲洗干净输送管道。6充填采场挡墙设施挡墙形式充填挡墙应根据充填料浆离析分层情况选择挡墙形式，有离析分层现象，采用脱水挡墙。挡墙位置挡墙应设置在采空区与井巷之间,且密封;挡墙应设置滤水装置.挡墙结构应在满足基本功能的前提下.充分利用现有资源,选择挡墙结构.挡墙周围裂隙应对产生漏浆的充填挡墙、破碎围岩或裂隙进行混凝土喷射处理,封堵泄漏点.挡墙观察管挡墙应设置观察管,并随单次充填高度布置观察管.充填作业6.2.1作业准备充填前应设置挡墙（预留观察口）,安装滤水管并在滤水管上打孔,滤孔装筛网或灌布,滤水管固定在采空区的合适位置。6.2.2充填操作充填开始时,采用充填料浆推水输送的方式I充填完毕或意外停止充填时,及时排空输送管道内的充填料浆,冲洗干净输送管道.6.2.3充填料浆出口充填料浆出口应根据料浆坍落度进行单点或多点设置;充填接顶时,充填料浆出口应布置在最高处，且应在最高处设置接顶管.6.2.4单次充填高度初次充填时,单次充填高度应不超过1m,以后每次都不应超过1m,直至充填体胶结后,超过挡墙高度2m,可根据情况加大单次充填高度.6.2.5充填接顶接顶充填时,应采用压力注射的多次充填方法,宜至注满采空区.6.2.6充填料浆取样充填料浆应定时取样检测料浆浓度,并制作标准试块养护，以便检测抗压强度.采场脱水3.1脱水管布置原则脱水管道数量根据充填工作面情况而定,在合适的位置布置,脱水管应有过滤措施,并可布置少量滤水管.脱水管布置方法脱水管可采用钢管或聚乙烯管,管壁开孔,用孔径180μm或150μm的滤布包裹后，再用麻布袋包裹铁丝扎紧,其固定在挡墙内.7YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021脱水管固定脱水管应固定在钢丝绳上,钢丝绳应固定在采场联巷边壁上的锚杆或钢筋上.7自动化控制控制系统充填系统应采用集散式控制,实现对充填的过程控制和过程监控。控制参数检测参数包括:尾矿浆流量、絮凝剂添加量、胶凝材料加入量、充填浓度、电机温度、充填泵转动部件温度、浓密机料位、胶凝材料料位、制浆容器液位以及辅助系统运行状况等.报警信号应对耙架扭矩超限、搅拌电机电流超限、浓度变化超限、压力超限等进行自动检测并报警.8YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021YB/T4959—2021附录A

（资料性）

充填试验由于矿山地质条件及充填尾矿的性质不同,充填系统设计时需进行尾矿密度测定、颗粒粒径分析、尾矿添加絮凝剂沉降浓缩实验、胶结充填料浆坍落度实验、充填料浆固结强度实验。A.1比重测定瓶重M|.首先对矿样进行烘干,称出Ioog左右矿样放人比熏瓶中,瓶和尾矿重量为M.加入蒸慎水中浸泡到饱和状态,并对比重瓶进行煮沸或抽真空排气,总质量Ms.比重瓶加水至同一刻度总质证为M4.为了提高准确性,消除随机因索的影响,同时进行三个矿样实验,采用三个矿样实验平均值。实验时,室温z=16.7C,蒸用水密度χ.=0.9988.尾矿比重按式（A.1）计算：L二 61）M2-M1式中：X-尾矿（干）比重；M1——瓶重,单位为克（g）:M--（瓶+尾矿），单位为克（g）.M1—（瓶+尾矿+水）,单位为克（g）；M4--（瓶+水）,单位为克（g）.A.2颠粒粒径分析尾矿颗粒粒径分布测定.将矿样烘干破碎,大于0.074mm颗粒采用筛分法分级,小于0.074mm的细颗粒采用沉降法、离心分析仪、激光粒度仪或光电衍射式分析仪进行分析。A.3絮凝剂选择与沉降浓缩实验A.3.1紫凝剂优化选择选择絮凝剂应通过沉降实验完成,采用1000mL量筒分三步进行：a）絮凝剂优选实验.按10g/t添加不同种类紫凝剂，观察絮凝沉降速度,测量上部澄清水含固量（小于万分之三），经过比对后优选出使尾矿浆沉降速度快、澄清水含固量低的絮凝剂:b）絮凝剂添加量实验。在尾矿浆浓度为20%时,按6g∕t,8g/t、10g∕t,12g∕t,15g/t等添加絮凝剂，随紫凝剂添加量增加,测定沉降时间，观察沉降效果.通过实验对比,优化选出合适的絮凝剂添加量；C）配制不同浓度的尾矿浆（如25%、20%、15%、10%、6%）,采用优化出的紫凝剂添加量,测定紫凝沉降的最佳尾矿浆浓度.一般情况下,浓度较低的尾矿浆比浓度高的尾矿浆沉降效果更好.通过此实验优化选出絮凝剂种类、絮凝剂添加量、尾矿浆絮凝沉降最佳浓度.A.3.2絮凝剂配制由于絮凝剂添加量小,需要把絮凝剂配制成低浓度的溶液。配制过程如下：9a）称取0.5g絮凝剂,加人250.0g水后搅拌均匀,再加入749.5g水充分搅拌,此时絮凝剂浓度为0.5%。,配制好以后,放置备用（保存期少于24h）.b）计算加人絮凝剂量按每IOOokg干物料中加入絮凝剂6g,质量浓度为C,体积为V,尾矿浆中需要加入的0.5%。絮凝剂量按式（A.2）计算：Wt=A1OVC （A.2）式中：W,——浓度为0∙5%。絮凝剂加入址,单位为克（g）:及--系数.数值为12,单位为克每千克（g/kg）；P--尾矿浆密度，单位为千克每立方米（kg/mD；