新疆是我国矿藏资源十分丰富地区，也是我国煤炭资源丰富的省份之一^[1]；其煤炭主要有褐煤、长焰煤（无烟煤）、不沾煤（烟煤）、焦煤等。近些年，大量的调查和监测结果表明，新疆某地区煤炭中天然放射性核素含量水平较高。当埋藏在地下含有天然放射性核素的煤炭资源被开采和利用，其中的天然放射性物质将被迁移、浓集和扩散，对周围环境造成放射性影响^[2-4]。为加强新疆某地区煤炭资源的监管，应做好该地区煤炭资源的开采规划和已开采煤矿进行放射性现状调查。本文通过选取该地区6个典型煤矿，对矿区现场开展环境γ剂量率水平、氡浓度水平监测，对原矿、煤矸石、矿坑涌水进行采样分析，摸清该矿区环境中的辐射水平及环境介质中的放射性核素含量。对煤矿从业人员受照剂量进行了评价，为当地煤矿资源的开采规划及伴生矿的辐射安全监管提供技术支持。

1 材料与方法 1.1 调查对象

本文根据新疆某地区矿区规划，现有开采煤矿分布特点，选取该地区代表性的6个煤矿，基本情况见表1，选取煤矿中除A矿外，其他煤矿均为小型煤矿。对选取矿区周围环境及介质中的放射性水平进行实地调查和监测，监测项目主要包括环境中的γ辐射剂量率，井上、井下环境中的氡浓度；对矿井涌水样品、煤炭及矸石样品进行取样，并分析其中放射性核素²³⁸U、²²⁶Ra、²³²Th的活度浓度。

1.2 监测方法 1.2.1 γ辐射剂量率监测

使用FH40G型γ辐射剂量率仪现场监测，测量时响应时间为30 s，每个监测点读取10个数据；井下γ辐射剂量率按照沿井下主巷道每间隔30～100 m布点监测，每个工作面布设10～30个点位；井上环境按照矿井排风口为中心，沿4～8个方位角50 m、100 m、500 m、1000 m、2000 m、5000 m布点监测；生活区、煤堆场、矸石场根据情况布设6～10个监测点。

1.2.2 氡浓度水平监测

氡浓度测量使用ERS-2-S型便携式测氡仪（携带防爆装置），每个点位测量时间为60 min。井下氡浓度沿井下主巷道布设4个监测点位，井上矿井排风口4个方位200～500 m、矿井生活区、煤堆场、矸石场设置监测点位。

1.2.3 固体样品放射性核素分析

样品中铀采用液体激光荧光法分析，样品中镭-226、钍-232采用BH1936型低本底γ谱仪分析。在煤堆场、矸石场、井下巷道页岩、各开采煤层分别取1～5个样品。

1.2.4 水样品总α、总β

采用LBM—102双路低本底α/β监测仪进行分析。根据煤矿矿坑涌水情况选取水样1~2个。

1.3 评价模式

本次评价从业人员受照剂量主要考虑氡及其子体吸入内照射、γ外照射及粉尘吸入内照射的影响。

1.3.1 氡及其子体吸入内照射剂量估算

煤矿开采过程中氡及其子体吸入内照射剂量计算公式如下：

${E_{Rn}} = F \cdot {C_{Rn}} \cdot D{F_{Rn}} \cdot T$

(1)

式中：E_Rn为氡及其子体子体所致工作人员的有效剂量，Sv/a；F为平衡因子，取0.4^[5]；C_Rn为矿井中氡浓度，Bq/m³；DF_Rn为剂量转换因子，9.0×10⁻⁹ Sv/(Bq·h·m⁻³)；T为工作时间，取2000 h/a。

1.3.2 γ外照射剂量估算

煤矿开采过程中γ外照射剂量计算公式如下：

$ {{{E}}_\gamma } = 0.7\cdot{{T}}\cdot\left( {{{D - }}{{{D}}_{\rm{0}}}} \right) $

(2)

式中，E_γ为从业人员年所受γ外照射的有效剂量，Sv；0.7为空气吸收剂量率与个人有效剂量换算因子，Sv/Gy；T为年工作时间，取2000 h/a；D为矿井中空气吸收剂量率；D₀当地的空气吸收剂量率本底值^[6]。

1.3.3 粉尘吸入内照射剂量估算

煤矿开采过程中粉尘内照射计算公式如下：

$ {E}_{{\text{尘}}}=D{F}_{inh}\cdot 2.5\cdot {C}_{{\text{尘}}}\cdot {A}_{{\text{尘}}}\cdot R\cdot T$

(3)

式中：E_尘为从业人员吸入粉尘所致年有效剂量，Sv/a；DF_inh为吸入内照射剂量转换因子，Sv/Bq；²³⁸U取7.3×10⁻⁶ Sv/Bq，²²⁶Ra取3.2×10⁻⁶ Sv/Bq，²³²Th取4.2×10⁻⁵ Sv/Bq；2.5为粉尘对放射性核素i的富集因子^[7]；C_尘为矿井中粉尘浓度；4 mg/m^3[8]；A_尘为粉尘中放射性核素活度浓度；R为从业人员空气吸入量，取1.2 m³/h；t_A－职业人员年工作时间，取2000 h/a。

2 结　果 2.1 调查结果 2.1.1 γ辐射剂量率监测结果

典型煤矿中井上γ辐射剂量率水平在新疆原野γ辐射剂量率本底波动范围内，井下γ辐射剂量率水平变化较大。监测结果见表2。

2.1.2 氡浓度监测结果

典型煤矿中有3个井下氡浓度超过我国地下煤矿中氡浓度平均值250 Bq/m^3[9]，监测结果见表3。

2.1.3 样品中放射性核素含量分析

典型煤矿中3个煤矿的煤样中天然放射性核素含量较大，其²³⁸U和²²⁶Ra含量超过新疆土壤中天然放射性核素含量，最高者其含量约为当地土壤水平的8倍；煤矸石中天然放射性核素含量除个别煤矿外基本为当地土壤的本底水平。煤样及煤矸石样天然放射性核素监测结果见表4和表5。

2.1.4 矿坑涌水中总α、总β测量分析

6个典型煤矿矿坑涌水中总α、总β含量均低于1 Bq/L，矿坑涌水测量分析结果见表6。

2.2 从业人员剂量评价

6个典型煤矿井下从业人员年受照剂量0.54～7.34 mSv，最大年受照剂量为D矿区，其影响途径主要为氡及其子体的吸入造成的内照射。煤矿井下从业人员受照剂量情况见表7。

3 讨　论

新疆某地区典型煤矿中各煤矿地上的γ辐射剂量率为新疆本底范围内，井下的γ辐射剂量率波动范围很大，其中有3个煤矿剂量率水平超过新疆本底波动水平；煤矿井上氡浓度水平变化不大，井下作业场所部分煤矿存在氡浓度较高；煤矿煤样中天然放射性核素的含量变化较大，除1个煤矿中²²⁶Ra含量超过1 Bq/g外，其他天然放射性核素含量均小于该值；煤矸石中天然放射性核素含量均低于1 Bq/g；矿坑涌水中总α、总β含量低于污水综合排放标准中规定的排放限值。

从业人员受照剂量分析可知，井下煤矿开采对从业人员造成的受照剂量低于GB 18871—2002附录B中规定的的国家限值，各种照射途径中对从业人员放射性危害最大的是吸入氡及其子体的贡献。