近年来, 随着非铀矿山的氡水平调查报道不断增多, 其氡危害引起了人们的重视^[1], 尽管煤矿通风条件好, 其氡及其子体相对较低, 但一些调查结果显示, 煤矿的氡危害普遍存在, 有些还相当严重^[2]。

为了解地下煤矿的辐射状况, 并为辐射防护及劳动保护提供科学依据, 有必要开展一些有针对性的调查, 发现和追踪问题, 研究和探讨相应的解决办法。此次我们对安徽江苏两省的地下煤矿作了一次抽样调查, 在获取一批具有代表性地下煤矿辐射环境水平数据的基础上, 对氡及γ辐射所致剂量进行了估算, 并对地下煤矿的放射性水平作了初步的评价。

1 安徽江苏两省煤炭资源及生产情况简介

安徽省是华东地区煤炭资源最丰富的省份, 煤种齐全, 含煤面积17 950 km², 约占全省总面积的12.9%, 全省煤炭资源总储量为1 260亿t, 保有储量为365亿t。目前安徽有淮南、淮北、皖北、新集四大矿业集团, 另有一大批地方和乡镇煤矿。其中淮南、淮北矿业集团年产量在3 000万t左右, 皖北、新集年产量约1 000万t。据统计, 2005年全省煤产量约9 000万t, 煤炭行业职工人数为27.3万人, 其中国有重点煤矿17.3万人。

江苏省煤矿主要集中在徐州市, 保有储量约40亿t。据统计, 全省共有各类煤矿116处, 2005年产量为2 200万t, 从业职工有8.9万人。

2 调查方法 2.1 调查对象的选择

为了使调查结果具有较好的代表性, 我们在安徽、江苏两省选择了4个典型煤矿进行调查。调查对象分两类, 一是机械化程度较高、作业条件良好的国有煤矿; 二是生产规模小、设施简陋、工作条件相对较差的乡镇煤矿。由于产量上的绝对优势, 国有煤矿是重点调查对象。本次所调查煤矿的总生产能力占两省总量的3.96%, 井下作业人数约占总人数的3.31%, 人均年生产能力为198~ 539t, 具体情况详见表 1。

2.2 监测点的布设和样品的采集

监测点主要布置在人员比较集中的区域, 如煤矿的开拓工作面、进风通道、回风巷和地面工作室。煤样采自掘进工作面和地面煤场。

3 测量方法和仪器

氡的测量采用二种方法同时进行, 其一是瞬时测量, 测量仪器为RAD-7测氡仪(Durridge Co.), 将井下空气取样后, 在地面完成测量; 其二是短期累积测量, 即采用活性炭盒收集空气中的氡, 取样时间为1 ~ 2d, 然后送回实验室测量。这两种方法与其他方法进行比对测量, 一致性很好。

γ辐射的测量也采用二种方法, 一是使用BH-3013A型环境X、γ剂量率仪直接测量, 二是使用KF-606热释光剂量计累积测量。

在测量井下氡浓度和γ辐射剂量率的同时, 采集一些有代表性的煤样和矸石样进行实验室分析, 测量其中的天然放射性核素活度。

4 结果及分析 4.1 测量结果和分析

地下煤矿空气中氡的测量结果列于表 2, γ辐射剂量率测量结果和煤样、矸石样的分析结果分列于表 3、表 4。

从列表中数据可以看出, 安徽江苏两省的地下煤矿空气中氡浓度相对较低, γ辐射水平处于正常本底范围, 煤样、矸石样中的天然放射性核素含量略高于全国平均水平, 可见皖苏两地的地下煤矿的总体放射性水平不高。

从表中的数据可以看出, 地下煤矿环境空气中的氡浓度主要是取决于通风状况的变化。在本次调查的煤矿中均有较高的通风量, 其氡及其子体浓度水平较低。同时析出面的大小、巷道的复杂程度以及矿井中的天然放射性核素水平也对井下氡浓度有着重要的影响^[3]。通过本次调查的国有老矿和国有新矿的对比, 通风状况、井壁处理、井下交通等工作条件和工作方式基本一致。不同的是国有老矿开办时间长, 多个工作水平及各工作水平之间已经形成了纵横交错、上下重叠相互贯通的巷道网; 国有新矿仅两个工作水平, 且有一个尚在开拓中, 有多个与地面连接的立井。从样品中分析表明, 国有老煤矿煤样中的²²⁶Ra活度要高于国有新矿, 再加上国有老矿巷道复杂, 使得井下氡浓度总体水平要略高于国有新矿。本次调查的乡镇煤矿, 在调查过程中尚处于整改阶段, 仅一个工作水平面(- 270m), 共3个工作面且相互贯通, 分别有4个立井(3个主井、一个出风井)及一个斜井与地面连接(如图 1仅一个工作井示意图), 巷道少, 通风系统简单, 效果也很好, 测得的井下空气中的氡浓度较低。

4.2 剂量估算

根据4.1中的有关数据, 利用相关的方法^[2], 估算得到所调查地下煤矿井下工作人员接受的有效剂量为0.22~1.05 mSv a(未作本底扣除), 其中氡及其子体产生的剂量为0.04~0.57 mSv a, γ辐射产生的剂量为0.18~0.48 mSv a。如以此代表安徽、江苏两省地下煤矿辐射水平, 则通过其集体剂量, 可以估算出每类矿山每万吨产量的集体剂量, 加权平均后, 根据总产量估算出两省总的集体剂量为91.7人·Sv万t, 计算结果详见表 5。

5 结论

根据调查和估算结果, 综合其他方面的信息, 可以得到以下结论:

(1) 由于时间及其他方面条件的限制, 所调查的样本及所监测的结果代表性有一定的局限性。

(2) 安徽江苏两省地下煤矿的放射性水平整体较低, γ辐射属于正常本底水平, 而煤样、矸石样的放射性核素含量水平要略高于全国平均水平。

(3) 近年来各类煤矿生产条件得到了改善, 尤其在通风状况的改善, 有利于防氡降氡。

(4) 巷道的复杂性对井下氡浓度有较大的影响, 巷道越复杂, 氡的析出面积也越大, 在其它条件相当的情况下, 氡浓度越高。

(5) 剂量估算表明, 井下工作人员受到的辐射剂量远低于放射性工作人员的剂量限值, 但部分煤矿井下工作人员接受的剂量值却接近公众成员的剂量限值, 这需要得到有关部门的关注。

(包荣喜、周建楼等同志为本研究工作的开展提供了诸多方便, 在此表示诚挚的谢意。)