近年来，矿山开采隧道、地铁隧道、交通隧道和引水隧道等隧道作业场所越来越多，其中氡的危害也逐渐受到重视^[1-4]。氡及其子体是造成肺癌高发的主要原因^[5]，控制隧道内空气中的氡及其子体浓度，是保护隧道作业人员最直接的方法。本文通过试验，研究通风和洒水对隧道施工作业过程中的氡浓度的影响，为隧道作业场所氡的防护提供科学依据。

1 对象和方法 1.1 对象

某引水调蓄工程施工隧道位于沿海地区，全长4000 m，属于低丘陵地貌。场地地层自上而下为残坡积砾质粘性土、全风化~强风化花岗岩，地下水类型为基岩裂隙水，隧道开挖的工艺见图 1。

1.2 检测仪器

P30测氡仪，测量响应范围为2 ~ 30 000 Bq·m^-3，采用脉冲电离室法进行检测; 通风检测仪器为9555-P多参数通风表。

1.3 检测方案

对该隧道施工现场打钻作业、爆破后通风30分钟后(以下简称爆破后)和出渣作业进行氡浓度检测，检测方案分为常规工况检测和试验性工况检测两部分:常规工况检测即为实际施工作业时的正常生产和通风情况，试验性工况检测是根据实验的要求延长各项正常作业工序后的通风时间或者同时增加洒水5 min(以下简称洒水)，并对隧道不同深度地点测量风速。

1.4 统计学分析

采用统计软件SPSS 16.0对氡浓度检测结果进行数据录入，使用两样本t检验、两独立样本非参数检验等方法对各作业面、各工况下的氡浓度进行比较分析，并对爆破后作业场所的氡浓度变化趋势拟合出相应模型。

2 结果 2.1 通风情况

该引水调蓄工程隧道作业场所采用压入式送风的通风方案:压入式送风轴流式风机1台，设计风量为500 ~ 690 m3 /min，高强度尼龙风带管道管径DN800，送风口离掌子面约40 m，通风检测结果见表 1。

2.2 氡浓度检测结果分析

该引水调蓄工程隧道施工作业场所空气中氡浓度检测结果汇总见表 2和表 3。从表 2可以看出，试验两种工况下的氡浓度与常规通风工况下的氡浓度相比，差异均具有统计学意义(P＜0.01)。

从表 3可以看出，试验两种工况下的打钻作业时空气中氡浓度均低于常规通风工况下打钻作业时的氡浓度，差异具有统计学意义(P＜0.01);试验通风工况下的爆破后空气中氡浓度低于常规通风工况下爆破后的氡浓度，差异具有统计学意义(P＜0.01);试验通风工况下的出渣作业空气中氡浓度低于常规通风工况下出渣作业时的氡浓度，差异具有统计学意义(P＜0.01)。

2.3 氡浓度变化趋势分析

从图 2可以看出试验通风加洒水工况下爆破后的氡浓度在通风时间达到150 min时降到最小值，约为原来的35%，而试验通风状态下爆破后的氡浓度在通风时间达到150 min时只降到了原来的50%;从图 3可以看出试验通风加洒水工况下从出渣作业开始直到下一循环的打钻作业结束，空气中氡浓度呈现下降趋势，而试验通风工况下从出渣作业开始直到下一循环的打钻作业结束，空气中氡浓度呈现上升趋势。

3 讨论

隧道施工过程中的氡是由岩石中的镭、铀等衰变产生，氡气是以扩散传播的方式从岩石表面和水中析出到空气中^[6]，扩散传播是从压力梯度的高压方向到低压。一个中型的隧道每天析出氡2.2 ~ 7.6 × 10⁹ Bq，氡子体α潜能值1.7 ~ 11.0 MeV /L^[7]。

降低隧道内的氡气浓度最直接有效的方法就是通风降氡，通风方式分为压入式送风、抽出式排风或者这两者的结合。本项目采取的是压入式送风的通风方式，隧道内空气压力大于岩石中空隙空气压力，压入空气渗入岩石空隙，既稀释了岩石空隙中的氡浓度，又降低了压力梯度，约束了氡向隧道内的扩散速度，减少了氡的析出，同时不断送入的新鲜空气还稀释了隧道内作业场所空气中的氡浓度，两者共同作用的结果就是氡浓度不断的下降。随着送风时间的延长，氡浓度下降的效果越明显，本文中的检测结果表明延长压入式通风时间能显著降低打钻、爆破后和出渣作业时的氡浓度。

隧道施工作业过程中打钻、爆破和出渣作业会产生大量的岩石尘，岩石尘漂浮在空气中造成更大的比表面积析出氡，最终引起作业场所氡浓度变大。作业时增加洒水，水雾包裹粉尘颗粒形成沉降，减少空气中的粉尘浓度，间接减少空气中的氡浓度，本文中的检测结果表明通风加洒水能显著降低打钻作业时的氡浓度。爆破后和出渣时的试验通风加洒水工况下的氡浓度与常规通风或试验通风工况下的氡浓度相比，差异没有显著性的原因可能是: ①每一次爆破的威力、岩层构成、爆破后岩石渣的大小、爆破后岩石尘的粒径不同，导致每一作业循环的初始氡浓度不同; ②施工和检测过程中的设备故障、安全考虑等问题综合影响，试验通风和试验通风加洒水工况下的检测样本量不同。我们通过建立氡浓度变化趋势图，排除以上原因的干扰，就可以看出洒水的降氡效果:爆破后试验通风加洒水状态下的氡浓度在通风时间达到150 min时降到最小值，氡浓度降低了65%，而爆破后不洒水状态下在通风时间达到150 min时氡浓度只降低了50%;试验通风加洒水后从出渣作业开始直到下一循环的打钻作业结束，空气中氡浓度呈现下降趋势，而常规通风状态下从出渣作业开始直到下一循环的打钻作业结束，空气中氡浓度呈现上升趋势。

本文中的检测试验表明，延长通风时间和湿式作业能显著降低隧道内的氡浓度，这与文献报道的一致^[8-9]。有报道^[10-11]，某一隧洞同一岩体的几个断面压入式通风隧道中氡析出空间密度比抽出式通风隧道低40% ~ 60%，原因是压入式通风造成的井下空气压力高于当地大气压，巷道的空气压力大于岩壁岩石中的空气压力，压力作用的方向指向矿壁内部，所以能抑制和减少矿壁中氡的析出，使隧道内空气和排风口的氡活动浓度都比较低，所以压入式通风渐渐成为目前含氡作业场所的首选通风方式。湿式作业所用的水不应直接采用隧道内渗出的水，因为隧道内渗出的水一般含有放射性，同样能析出氡，应采用其他洁净水源作业湿式作业的水源。正确地选择通风方式，结合湿式作业就能起到更好的降氡效果。