放射性检测在煤矿中的应用

张玉辉

摘要：随着社会不断发展，各行各业对职业卫生的重视程度也随之得到重视，本文以安徽某煤礦为例，开展地面环境γ辐射剂量率测量、地表放射性核素浓度测量、土壤氡浓度测量和水中氡浓度测量，以及取样进行比活度分析，并对矿区内的放射性水平进行评述，估算调查区现行的年平均有效剂量。希望能为今后矿区放射性检测提供参考。

关键词：放射性；煤矿；安徽

1.研究区地质背景

1.1研究区区域地质

研究区位于江南古隆起带内部，属于历口构造区。调查区北部为兰田凹陷盆地，南部为断陷盆地，东部为琅斯岩体。构成基底的地层为中元古界，岩性为一套韵律沉积的碎屑岩。沉积盖层为寒武—震旦系地层以及沿中生代断陷盆地沉积的白垩系及第四系。区域发育的断裂构造以北东向断裂构造为主，发育少量北西及近东西向断裂。

1.2研究区地层

研究区及其外围出露的地层由新至老主要有：

第四系：主要分布在沟谷两侧、低洼地带，主要为河流相的卵石、砾石、砂、沙土。

寒武系杨柳岗组：分布在图幅南部，位于向斜核部，矿区范围未出露。岩性为灰黑色中—薄层状钙质板岩和钙质炭质板岩夹泥晶灰岩。

寒武系大陈岭组：分布在图幅南部，矿区范围未出露该组地层。岩性为灰至深灰色中层状微晶灰岩夹灰黑色炭质钙质板岩，该地区微晶灰岩与炭质钙质板岩互层，炭质钙质板岩较厚，微晶灰岩较薄，区域上一般在7m～10m，根据本次勘查，区内平均真厚度7.2m。该组地层产状在矿区范围内变化不大，总体较稳定，地层产状：200°～210°、∠21°～28°。

寒武系荷塘组上段：主要分布在矿区西南部，矿区范围未出露。由灰黑色中厚层状硅质炭质板岩及含炭硅质板岩组成，夹少量的灰岩透镜体，水平纹层构造发育。

寒武系荷塘组下段：主要分布在矿区中部、西南部。岩性为黑色、灰黑色中薄层状含碳硅质板岩，碳质板岩。自上而下可分三个韵律层，每个韵律层下部含重晶石结核、磷结核层；中部为碳质板岩；普遍发育星点状黄铁矿；上部为透镜状泥质白云岩和泥灰岩。

震旦系皮园村组：主要分布在测区北东部，矿区范围内未见出露。岩性分上、下两段，上段为灰黑色中薄层状含炭硅质板岩；下段为深灰色、灰色中层状硅质岩。矿区范围西部出露该组上段。

1.3研究区构造

研究区及外围为一由寒武—震旦系地层构成的地堑式倾伏向斜。

矿区位于由寒武系、震旦系地层凹陷沉积形成的地堑式向斜北东翼，褶皱轴向北西，核部地层为寒武系杨柳岗组构成，由核部向两翼出露的地层分别为寒武系杨柳岗组、大陈岭组、荷塘组，震旦系皮园村组。该向斜被北东向近乎直立的断层切割，褶皱规模不确定。北西盘往南西移动，南东盘往北东移动。北西盘核部地层为杨柳岗组，从出露的地层分析，南东盘往北东移动的同时兼有往上抬升的运动，造成核部地层被剥蚀消失，北西盘往南西移动的同时兼有相对下降的运动。

矿区范围内未发现断裂构造，但在测区南东部发育一条近乎直立的断裂构造。该断裂构造走向北东—南西，区域上长约300m，斜切大源地堑式向斜。

受区域断裂构造的影响，矿区范围内岩石较破碎，节理、裂隙发育，主要发育三组节理，产状：112∠35°，315∠70°，220∠74°。节理切割地层，局部转化为微小的挤压断层，部分节理之中充填方解石细脉。

2.放射性检测方法及工作

2.1地表环境γ辐射剂量率测量

测量方法：本次调查选用能量响应较好、灵敏度高、稳定性好的FD-3013数字两用γ辐射仪，严格执行国家标准GB/T14583-93《环境地表γ辐射剂量率测定规范》，进行现场γ辐射剂量率的测定。具体测量方法如下：定位测量点，用辐射仪垂直对准地面，在距离地面1m高处进行测量，计数时间为8s，然后将测量结果填入原始记录表，10次读数取平均值，并记录测点的地质环境。

2.2地表放射性核素浓度测量

测量方法：本次测量采用ARL多道道谱仪，严格执行国家标准GB/T11743-1989《土壤中放射性核素的能谱分析方法》进行高精度测定。

定位好测点后，将仪器探头垂直放于地面上，要求尽可能保证半无限空间（2π）几何条件，测量时间为120s，连续测量两次，要求两次测量结果的偏差在允许范围内，然后将测量结果填入原始记录表，并记录测点的地质环境。本次测量所用仪器为四道γ谱仪，分别为总道、U道、Th道和K道，其中总道是测量γ总量，U道是测量226Ra，由于226Ra是238U的子体核素，在不考虑放射性平衡的前提下，可以认为U道的测量结果即为238U的含量，Th道是测量232Th的含量，K道是测量40K的含量。

2.3土壤氡浓度测量

测量方法：采用土壤氡测量仪器为FD-3017，依据GB50325-2010《民用建筑工程室内污染控制规范》中的附录E“土壤中氡浓度及土壤氡析出率测定”。

定位好测点后用钢钎打孔（孔直径为20mm～40mm，孔深度为500mm～800mm），成孔后将头部带有气孔的取样器插入打好的孔中，将采样片放入采样器内，并将取样器靠近地表处进行密闭，然后抽气，要求抽气体积为1.5L，抽气完成后给采样器加高压，然后进行采样，采样时间为120s，采样完成后将采样片放入测量室进行测量，测量时间为120s，然后将测量结果填入原始记录表，并记录测点的地质环境。项目开工前，到相关部门放射性勘查计量站对仪器进行检定，土壤中氡浓度换算系数为92Bq/m3，水中氡浓度换算系数为0.054Bq/L。

2.4室内比活度分析

测量方法：采用本次室内比活度分析仪器为紫外可见光分光光度计UV751GD-0510011、原子吸收分光光度计AA320N-3090510014，依据GB/T11214-1989《水中镭-226的分析测定》、GB/T11338-1989《水中钾-40的分析方法》、EJ349-1988《岩石中微量铀、钍分析方法》。将样品碎至200目，溶样—过滤—测量。

3.研究区测量结果及环境辐射水平评述

3.1测量结果

通过对测区放射性的测量，基本了解调查区内的环境地表γ辐射剂量率、地表放射性核素浓度、地表土壤氡浓度，以及矿石中放射性核素浓度的分布状况，结果见表1。

由表1可以看出，调查区域内的放射性核素238U含量范围在（113.2～1840.1）Bq/kg之间，平均值为774.4Bq/kg；调查区域内的放射性核素232Th含量范围在（5.3～74.4）Bq/kg之间，平均值为30.0Bq/kg，属正常天然本底水平且分布均匀，无含量偏高点；调查区域内的放射性核素40K含量范围在（45～ 1224）Bq/kg之间，平均值为353Bq/kg，属正常天然本底水平。

3.2调查区内岩矿石放射性核素含量水平對环境的影响

调查区内的岩石中放射性核素含量（平均值）按Beck公式计算的离地1m高处的空气吸收剂量为0.24mSv，这与环境γ剂量率测量的结果（0.25mSv）基本一致。

根据GB 50325-2010《民用建筑工程室内污染控制规范》，地表土壤中天然放射性核素所致内照射指数和外照射指数为0.61～1.49，平均0.96，平均值小于标准中要求的限值1.0，外照射指数0.58～0.99，平均0.80，平均值小于标准中要求的限值1.0。

综合上述情况，取样比活度分析与调查区地表的放射性核素（238U、232Th、40K）含量（平均值）相近，其内照射指数、外照射指数平均值均小于GB 50325-2010《民用建筑工程室内污染控制规范》要求。

3.3水中Ra、Rn水平评述

对调查区居民饮水和矿区积水、矿区周围溪水进行水中镭、氡分析，以水中镭、氡放射性核素对居民的影响，因此需对居民和施工人员饮用地下水所致的居民剂量进行估算和评述。

矿区四周水中氡测量4个，平均水中氡浓度0.41Bq/L，水中镭测量4个，水中镭浓度72.9mBq/L。本次剂量估算，采用《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》GB18871-2002中推荐的剂量估算公式和剂量转换参数估算由饮水所致内照射剂量。天然放射性铀待积有效剂量为0.015mSv；氡所致待积有效剂量为0.0030mSv。

根据《生活用水卫生标准》（GB5749-2006）中226Ra含量0.18Bq/L；222Rn含量11.1Bq/L；调查区水源体中226Ra含量7.3mBq/L；222Rn含量0.41Bq/L；均未超标，符合生活用水标准。

根据世界卫生组织2004年制定的《饮用水质准则》第三版中推荐的1年内摄入饮水所致的待积有效剂量限值的参考水平为0.1mSv。矿区水体估算的体积的有效剂量为0.018mSv，低于限值标准，符合饮用水标准。居民和施工人员摄入饮用是安全的，预期不会造成放射性有害的健康效应。

4.结论与建议

本次调查工作取得了大量的现场实测资料，通过对这些资料的分析整理，基本上了解了调查区的天然放射性背景的特征、环境辐射水平及其形成的原因和对工作环境的影响。初步得出如下结论：

（1）由于地质背景所决定的调查区，环境γ辐射所致工作人员年吸收剂量平均值为0.25mSv，低于GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中规定的公众持续受照年剂量限值1.0mSv，环境γ辐射属于较为安全的地区。（2）由调查区地表放射性核素（238U、232Th、40K）比活度推算出公众照射所致居民年吸收剂量为0.19mSv，这与环境γ剂量率测量的结果基本一致。（3）调查区地表测量结果的平均内外照射指数分别为0.99和0.80，与岩石取样分析结果相一致，其内照射指数、外照射指数平均值均小于GB 50325-2001《民用建筑工程室内污染控制规范》要求，但存在部分内照射指数、外照射指数超标，应跟踪监测。（4）调查区在施工过程中需要做防氡处理，并进行空气氡测量，做好吸收剂量的评估。（5）周围塘水、矿区积水及居民用水的氡含量为0.32～0.65Bq/L，小于EJ/T1133-2001《水中氡测量规程》标准要求。

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