我国是世界上矿产资源种类较齐全国家之一^[1]，受地质背景及成矿等因素影响，各类矿产资源或同一矿产资源不同位置虽然含有天然放射性但其伴生的放射性种类及含量不尽相同。随着矿产资源的开发利用，我国对伴生放射性矿产资源的开发利用过程中造成的辐射环境影响也越来越重视，并开展了一系列的相关工作，通过全国伴生放射性矿的普查逐步建立了伴生放射性矿开发利用企业名录，并将这些伴生放射性矿企业纳入监管范围；根据全国伴生放射性矿普查结果可知，纳入我国辐射环境监管要求的企业涉及15类矿产资源开发利用企业^[2]，其中煤矿属于15类企业中之一。矿产资源在其开发利用过程中其伴生的天然放射性核素将会发生转移和富集，从而对其从业人员及周围环境造成一定的辐射影响；已有相关研究表明在离子型稀土矿、地下煤矿、石煤等伴生放射性矿产资源的开发利用对其从业人员及环境有一定的辐射影响^[3-8]。

新疆某露天煤矿已开采多年，在地勘探阶段均匀布设41口钻孔，根据各钻孔中放射性情况分析，其中位于矿区西北角5个钻孔的煤层顶部存在放射性异常，根据该部分钻孔样品分析结果中U、Ra的品位判断该区域的煤层顶部存在铀系单一核素超过1 Bq/g，其埋藏深度最大为17 m，放射性异常厚度最大为6 m。目前放射性异常区域已开采完毕，剥离的含天然放射性核素大于1 Bq/g的废石（土）、风化煤已运至排土场填埋。

本文通过对该开采多年的大型露天煤矿采选企业矿区历史勘探资料的分析，结合其场所现状环境γ剂量率水平和氡浓度水平的调查情况，摸清该矿区环境中的现状辐射水平，并根据现状监测数据估算相关从业人员年有效剂量，对其辐射影响进行评价，为该企业的辐射防护以及人员的健康防护提供借鉴。

1 对象与方法 1.1 调查对象

某露天煤矿位于我国新疆，属于大型露天煤矿，建设规模为10.0 Mt/a。该煤矿于2009年开始槽探剥离，2014年达产，主要产品为大块煤、块煤和混煤，开采方式为露天开采，开采工艺为单斗-卡车—半移动破碎站—带式输送机半连续开采。截止目前该露天煤矿已开采10年，已开采的采场地表面积约6.8 km²，开采过程中产生的废石（土）运至3个外排土场和1个内排土场填埋，配有2个选煤厂和办公区域；该露天矿工作人员主要包括原煤生产人员和管理人员，原煤生产工作人员每年工作330 d，每日3班，每班工作8 h。在进行第二次污染源普查时，监管部门发现该露天煤矿开发利用活动中产生的尾矿中铀系单个核素含量存在超过1 Bq/g情况，因此将该企业纳入了伴生放射性矿企业名录。

1.2 调查方法 1.2.1 历史资料分析

收集整理历史勘察资料中关于放射性调查情况，根据调查资料确定露天煤矿伴生放射性水平分布情况。

1.2.2 现场监测 1.2.2.1 γ辐射剂量率监测

使用型号为美国赛默飞世尔科技公司的FH40G-X + FHZ672便携式辐射剂量率仪对矿区露天采场、选煤厂、排石（土）场、矿区周界、办公生活区域等进行现场监测，以定点的测量方式进行。监测时，便携式监测仪表离地1 m高，每点测量10次，每次间隔5 s，取平均值。

1.2.2.2 氡浓度监测

采用美国DURRIDGE公司的RAD7连续测氡仪对矿区露天采场、选煤厂、排石（土）场、办公生活等区域的氡浓度进行测量，测量周期为1 h，测量模式为Normal，连续测量，取扣除第1 h后连续24 h氡浓度平均值。

1.2.2.3 样品分析

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。根据各场所γ剂量率监测结果，选取各场所中γ剂量率最大点分别取1个样品进行分析。

1.3 评价模式

从业人员受照剂量主要由外照射和内照射组成，其中外照射主要由γ辐射引起，内照射主要由氡及其子体吸入引起。

1.3.1 外照射剂量估算

外照射剂量计算公式如下：

$ {{E}}_{{\text{γ}}}=0.7\cdot {{T}}\cdot ({{D}}-{{D}}_{0}) $

(1)

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，h/a；D为场所中空气吸收剂量率；D₀为当地的空气吸收剂量率本底值。

1.3.2 内照射剂量估算

氡及其子体吸入内照射剂量计算公式^[9]如下：

$ {E_{{\rm{Rn}}}} = {C_{{\rm{Rn}}}} \cdot {D_{{\text{gas}}}} \cdot T + F \cdot {C_{{\rm{Rn}}}} \cdot {D_{{\rm{progeny}}}} \cdot T $

(2)

式中，E_Rn为氡及其子体所致工作人员的有效剂量，Sv/a；D_gas为氡的剂量转换因子，取1.7 × 10⁻¹⁰ Sv/（Bq·h·m⁻³），F为平衡因子，取0.5；C_Rn为场所氡浓度，Bq/m³；D_progeny为氡子体剂量转换因子，9.0 × 10⁻⁹ Sv/（Bq·h·m⁻³）；T为年有效工作时间，h/a。

2 结　果 2.1 现场调查结果 2.1.1 γ剂量率

露天煤矿各场所中γ辐射剂量率水平监测结果见表1。露天采场、排土场1、排土场3、内排土场、选煤厂及办公区域剂量率水平为53.1～136.2 nGy/h，均位于当地本底波动范围内；排土场2存在个别γ剂量率异常区域，最大值为435.8 nGy/h，最高值已超出当地室外本底范围最大值约3倍。

2.1.2 氡浓度水平

各场所氡浓度监测结果见表2。矿区内各场所氡浓度24 h平均值范围为14～25 Bq/m³，最大值为办公场所。各场所的氡浓度水平与矿区上风向对照点氡浓度（为12 Bq/m³）相比，略高于上风向西北边界氡浓度水平，但远远低于GB 18871—2002中规定的采取补救行动的行动水平500 Bq/m^3[11]，不需要采取补救行动。

2.1.3 样品中放射性核素含量分析

选取的各场所γ辐射剂量率最大点对应样品中天然放射性核素活度浓度情况见表3。调查阶段各场所中γ剂量率最大点对应的样品中除排土场2外其他区域样品中天然放射性核素活度浓度均位于该区域土壤中天然放射性核素活度浓度范围内。从监测数据中可以看出，排土场2剂量率最大点对应样品中²³⁸U和²²⁶Ra的活度浓度超过了1 Bq/g，该部分固体废物属于天然放射性固体废物。

2.2 剂量估算

从表1和表2可知矿区各场所中γ剂量率水平及氡浓度水平，结合矿区每班工作时间和每年工作天数，计算得出各场所工作人员γ外照射年有效剂量和吸入内照射年有效剂量，具体见表4。

从计算结果可知，该露天煤矿各场所工作人员年有效剂量为0.29～1.29 mSv/a，最大值为排土场2的工作人员年有效剂量。通过分析可知各场所中工作人员受吸入氡及其子体的造成的内照射影响相差不大。排土场2的工作人员年有效剂量远远高于其他区域工作人员主要原因是该区域存在部分点位γ剂量率远远高于其他场所。

从计算结果可以看出办公区域、露天采场及选煤厂的工作人员年有效剂量低于GB 18871^[11]附录Ｂ中规定的公众剂量限值（1 mSv/a）。排土场2工作人员年有效剂量超过了GB 18871^[11]附录Ｂ中规定的公众剂量限值（1 mSv/a）但远远低于GB 18871^[11]附录Ｂ中规定的由审管部门决定的连续5年的职业照射年平均有效剂量（20 mSv），其工作人员年有效剂量主要受γ外照射影响，占年有效剂量的82%。

3 讨　论

本次调查的伴生露天煤矿各场所氡浓度水平变化不大，且远远低于矿井开采的伴生放射性煤矿场所中氡浓度水平^[4，13]和GB 18871附录H中的采取补救行动的浓度水平^[11]，因此，该伴生露天煤矿虽然纳入了全国伴生放射性矿名录，但涉及的各场所氡浓度水平很低，因此不需要采取额外的降氡措施就能满足工作场所氡浓度控制水平要求。

从露天煤矿γ辐射剂量率调查情况和人员受照情况分析，除排土场2外其他区域剂量率水平在当地本底范围内，不需要采取额外的防护措施。对于排土场2存在γ剂量率较高的情况且人员受到一定剂量，根据进一步取样分析可知，其排土场2γ剂量率异常主要是局部排弃的废石（土）中存在单个核素活度浓度超过1 Bq/g，属于伴生放射性固体废物。根据HJ 1114—2020^[14]要求，伴生放射性固体废物应按照要求进行处置和填埋。从该露天煤矿运行情况可以看出，该露天煤矿已开采10年，其排土场2已临近封闭，历史开采期间根据当时情况未对其伴生放射性关注，开采出来的资源已经应用到市场，剥离出来的废石（土）按照一般固体废物填埋。由于历史上未曾关注过伴生放射性使得企业一方面无法对其历史开采过程中对环境和人员造成的辐射影响进行追溯，另外对已填埋的含伴生放射性固体废物若重新处置对企业也造成一定的影响，因此建议企业根据排土场所在位置、环境情况以及结合代价利益情况，采取以下的措施减少排土场2排满后对环境的辐射影响：1）在排土场2封闭前对其进行详细的γ辐射剂量率水平调查，摸清剂量率异常区域的范围情况；2）对γ辐射剂量率异常区域覆盖一定厚度的土壤，使其表面剂量率水平降至当地本底水平；另外在覆土上面喷洒结壳剂，使覆土区域凝结成块，减少风蚀影响；3）在排土场周围设置土石围埂，定期进行巡查，防止滑坡或者塌方致使其中的含天然放射性核素的固体废物逸出，从而对周围环境造成一定的辐射影响；4）周围设置警戒标识，防止无关人员进入破坏排土场。