第8章排氡通风与控氡技术剖析..ppt

绪 论 第1章 矿 内 空 气 第2章 矿井空气流动基本理论 第3章 矿井通风系统和通风动力 第4章 铀矿山辐射危害与安全 第5章 辐射防护标准与矿井防氡指标 第6章 氡来源及性质,第7章 氡析出与氡传播 第8章 排氡通风与控氡技术 第9章 铀矿井排氡通风设计 第10章 氡测量和其他辐射测量方法 第11章 矿井通风系统测定与评价,第8章 排氡通风与控氡技术,排氡通风是矿井通风的一部分,矿井通风的一般技术对排氡通风都适用,在降低氡及其子体的浓度的同时,也必须保证能把炮烟及时排净,粉尘等有害物的浓度符合国家标准的要求由于对一般有害物浓度的控制方法已经有了多方面的介绍,这里就不再多说了,而着重于说明有关通风降氡的几个技术问题对于矿井通风降氡来说,通风有两个作用,一是利用新鲜风流稀释和排除井下的氡,降低井下通风空间的氡浓度和氡子体α潜能;二是利用通风及其他措施控制氡的析出,减少井下的氡析出量,以便在不增风量的条件下,改善井下的防护条件这两个作用是同时存在的,从通风这个角度来看,最终必须把氡排出去,这两个作用将在本章加以说明矿井防氡降氡越来越受到重视,许多技术问题还有待解决因此,这里所谈的技术问题还有待于发展,不是成规。

发展包括两个方面,一个是理论问题,一个是实践只有这两者都发展起来了,并且结合在一起,矿井防氡降氡技术才能前进一步即使在现在这种不成熟的条件下,防止氡及其子体危害矿工的技术措施还是不少的,这说明,矿井防氡有着好的前景但是,要达到一个好的防护水平,使上述技术发挥它的重要作用,关键在于使用得当,结合当时当地的实际而使用是否得当,很重要的一条是考虑要全面,把各方面的因素都考虑进去1)矿井通风的作用除了降氡以外,还担负着除尘、排炮烟、防自燃、供呼吸等多种作用我们采取的任何一项措施都必须兼顾到通风的全面任务,对铀矿,降氡是一项重要工作在非铀矿山,有的有氡危害,有的没有氡危害,不能一样看待2)要把防氡和监测综合考虑监测是防氡的眼睛,只有查知某处氡浓度和氡子体α潜能,才能采用切合实际的措施;措施的效果也需要监测来证明因此,通风人员与监测人员应紧密配合3)要全面考虑各种防护措施,当用则用,不当用则不用要考虑防护效果和经济效益,使各种方法相互配合,取长补短,相得益彰在使用这些方法时,不要把这些方法的效果绝对化,也要防止“得病乱投医”,不管什么方法都拿来试一试防护措施采取得是否合理,首先取决于对问题的现状和来龙去脉调查得是否清楚,其次取决于对问题的分析和判断是否准确。

4)要综合考虑矿山生产各个专业对矿井防氡的影响和可能作出的贡献充分发挥各专业的作用例如,加强对采空区的管理采完一个,密闭一个加速对顶柱的回采,尽快充填接顶减轻 顶板的地压活动,减少氡的析出注意混凝土工程的严密性,不仅砌体要严密,与岩壁的接触也要严密,防止氡漏出注意对充填料的控制防氡通风有关规程规定填充料中的铀含量不得超过0~0.003%这是对天然存在情况而言,不包括尾砂和堆浸尾矿特别注意不要把表外矿石当填充料全面考虑风量的利用,保持通风系统的完善砌筑密闭墙和打开密闭墙,均要先考虑一下对氡析出的影响,以采取必要的补救措施局扇的使用也要综合考虑只有综合考虑了放射性有害物和非放射性有害物、防护和监测、各种防护措施的长处和短处、矿山生产各个专业和矿井通风防护之间的关系,才有可能建立一整套完善的、稳定的防氡通风降氡系统,保证井下人员不遭受超标准的照射8.1 铀矿井下氡的特性和排氡通风特点,8.1.1 铀矿井下氡的特点,氡连续不断地自发产生和连续不断地析出,并能迅速充满整个矿井空间氡的产生是镭-226原子衰变的结果,所以气态氡的产生是一种自发的放射现象,这是不可控制的矿物中的镭与铀有一定的放射性平衡关系,因此氡的产生量取决于矿岩中的铀镭含量。

显然铀矿氡的产生量比非铀矿井要大得多由于氡的产生是连续的,氡从岩石里跑到空气中的过程也是连续的如果不通风,氡就能很快地充满整个矿井空间,并能形成很高的浓度氡的析出遵循扩散-渗流理论井下空气中的氡量(即氡的析出量)与矿井通风有密切的关系,影响氡析出量的因素有通风压力、通风压力分布、风速及矿岩性质等,这是氡有别于其他有害物的重要特性之一氡是一种放射性气体,氡原子衰变之后就变成了氡子体的原子,氡子体的原子也具有放射性,其危害比氡强得多但氡刚从岩石里跑到空气中来的时候,它是不带氡子体的空气中的氡子体是空气中氡原子衰变的结果,因此矿井空气中的氡子体浓度与氡在井下停留时间有关氡在矿井大气中的运移特征析出到矿井大气中的氡,一方面按其放射性衰变规律衰变,另一方面可以被风流载带而运移氡在被风流排至地面以前,它一直滞留于矿井空气中矿井空气中的氡浓度,一方面取决于氡的析出速率,一方面取决于风流流经坑道的距离(或时间),最高氡浓度总是出现在风流末端1.按氡的析出量和井下大气中氡子体α潜能的增长规律计算矿井所需风量,任何一个矿山都同时有若干种有害因素存在,风量设计必须同时满足排除这些有害因素的要求以氡及其子体为主要有害因素的矿山,应按排氡及其子体计算风量,并对其他有害因素进行校核。

因为矿井通风的风量是根据通风的目的和卫生要求确定的,是按排除井下有害物使之符合法定标准的要求计算的对排氡通风而言,直接按氡析出量计算风量但由于氡与粉尘、炮烟、瓦斯、柴油机废气等有害物不同,进入矿井的氡又衰变产生氡子体,而氡子体比氡更有害,一种有害物产生另一种更为有害的产物8.1.2 排氡通风特点,在氡和氡子体平衡条件下,氡子体的危害可达氡危害的20倍左右因此排氡风量计算中必须同时考虑氡及其子体2.氡的析出量与矿井通风紧密相关,通风对氡析出的影响不仅包括通风压力变化造成的影响,而 且通风量的变化对氡析出也有影响,对一个矿井而言,可能存在一 个技术经济合理的风量,这说明井下风流和通风压力的分布必然 要在射气介质中产生渗流,从而影响井下氡析出量氡析出量与 通风的这种密切关系,是其他有害物所没有的3.氡子体的产生不仅和通风量有关,而且和通风空间体积有关,当氡析出量为一定值,如通风量不发生变化,通风空间体积越 大,风流在该空间流动的时间也越长,这就给氡子体的增长以更充 裕的时间,这样氡与氡子体的平衡比就要增高,当氡与氡子体达到 相当高的平衡比时,氡子体就会超过最大允许浓度,风流即失去了 降低井下氡及氡子体达到允许标准的可能。

通风空间的这种不良 作用,也是排氡通风的一个特点井下氡析出与氡子体产生,在时间上是连续不断的,在空间上它 遍布于整个矿井内氡析出与氡子体产生的这种特点,使得通风一 旦停止,井下大气中的氡浓度和氡子体α潜能积累增高,因此在铀矿 山自然通风是不允许的氡析出与氡子体的产生在时间与空间的连续性,使采空区和 废弃巷道很容易成为重要的污染源因为这些地方的氡浓度往往 很高,氡子体的平衡比也很高,它对风流的污染往往比矿体表面要 严重得多4.氡及氡子体的产生是连续的,氡及氡子体对大气的污染普遍存在于整个矿井内,采空区可能是重要的污染源,排氡通风的上述四个特点反映了排氡通风的内在矛盾,这种内在矛盾在选择通风方式,计算风量以及通风管理方面也突出地反映出来总之铀矿通风的目的就是使矿工受到的辐射保持在合理可行的尽可能低的水平8.2 排氡通风技术,1.铀矿井风量计算要求 铀矿井应进行不间断的机械通风,禁止自然通风,所需要的风量应按采掘工作最大展开时期的排222Rn及其子体分别计算,取其最大值合理地分配风压和风量,把矿井空气中222Rn及其子体浓度降低到浓度目标值同时还应满足下列要求:,8.2.1 采场所需风量估算,(1)按井下同时工作的最多人数计算,供风量不得少于4 m3/(min·人);,(2)按排尘风速计算,硐室型采场最低风速不应低于0.15 m/s,巷道型采场和掘进巷道不应低于0.25 m/s,电耙道和二次破碎巷道不应低于0.5 m/s;,(3)井下爆破器材库每小时供风量不应少于其总容积的4倍;,(4)使用柴油设备的矿井,按同时作业台数其风量不低于4 m3/(kw·min)。

5)矿井总入风流和工作面入风流质量要求见表8.1;,,(6)压入式通风的漏风系数可按1.2~1.3选取,抽出式通风的漏风系数可按1.15~1.25选取;,(7)进风井巷冬季的空气温度,应高于2 ℃;低于2 ℃时,应有暖风设备,禁止用明火直接加热进入矿井的空气,禁止用采空区和废弃井巷预热和降温;,(8)井巷最高风速不得超过表8.2的规定2.采场设计中风量估算,(1)采场氡析出量的估算,采场所需风量按氡析出量的多少估算,这是排氡通风的特点 之一采场的氡析出量是采场内矿体和围岩表面析出的氡,矿石和废石析出的氡的总和,其单位为Bq/s计算矿体和围岩表面析出的氡,需要参数氡析出率或单位当量氡析出率氡析出率就是单位矿岩体表面在单位时间内析出的氡的量,其单位为Bq/(s·m2)这个参数的物理意义是很明确的但由于这种析出率没有考虑矿体含铀品位和铀镭平衡系数的差别,而且实测时也不可能把所有品位不同的地点都测到,用起来不大令人放心于是提出了单位当量氡析出率,即把实际测得的氡析出率校正到铀品位为1%和铀镭平衡系数Kp=1时的值例如,在某穿脉测得氡析出率为2.89 Bq/(s·m2),该穿脉矿体的平均品位为0.6 %,铀镭平衡系数Kp=1,其单位当量氡析出率为4.82 Bq/(s·m2)。

近年来有人认为仅按品位和铀镭平衡系数进行校正尤有不足,故建议把射气系数也作为一项校正参数但是,考虑到在同一个矿山里,各采场矿石性质相差无几,故国内现在使用的单位当量氡析出率仍然只是对品位和铀镭平衡系数校正的结果如果使用氡析出率,矿岩体表面的氡析出量R1为:,R1=JoreSore+JwSw Bq/s (8.1),式中,Jore,Jw为矿体和围岩表面的氡析出率,Bq/(s·m2);Sore,Sw为矿体和围岩的暴露面积,m2如果使用单位当量氡析出率Jdds,则:,R1=Jdds(Soredsm+Swdsm) Bq/s (8.2),式中,Soredsm,Swdsm为矿体和围岩的当量射气面积,m2·1%当量射气面积按下式计算:,Sdsm=S·U·Kp m2 (8.3),式中,S为实际暴露面积,m2;U为平均品位,%;Kp为铀镭平衡系数,相对单位爆落矿石或充填体的氡析出量为R2,用kBq/s表示,按下式计算:,R2=0.258W·U·Kp·Se·F (8.4),式中,W为采场爆落矿石量,t;Se为射气系数,相对单位;F为矿石氡析 出系数,相对单位;其余符号意义同前。

式(8.4)中,除氡析出系数F以外,其余各值都从生产、地质、物 探等部门得到,F值应是实测结果但是,我国在这方面是否进行了 这项工作,尚不得而知表8.3是引用前苏联的结果,似乎也不是试 验数据,而是计算结果按表8.3值,结合我国地下采矿情况,可取F=0.9充填体和留矿体氡析出量R2,其中充填体的氡析出量与充填方 式有密切关系,采用干式碎石充填、胶结充填、水砂充填,其氡析 出情况会有很大差别,垫板对氡析出也有很大影响,质量较好的砂 浆垫板的氡析出会比木垫板小得多此外,充填料的铀含量对充 填体的氡析出也有很大的影响对充填体和留矿体氡析出影响最大的还是其中的空气渗流方 向,关于这一点将在后面叙述从上述原因不难看出,充填体和留矿体的氡析出量变化很大,不仅不同采场之间有很大出入,即使是同一采场中,也常有相当大的变化,这也是采场内氡浓度不易稳定下来的原因之一这一部分氡析出所占比例有时很大过去,曾建议把留矿法采场的矿体表面氡析出量增大10倍计算,这无疑给通风带来相当大的困难实际上,如不采取控制氡析出的措施,可能比10还要大而当采取了控制。