Актуальность контроля радиационной обстановки на угольных шахтах и разрезах Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

© О.Н. Гурьянова, А.А. Шилов, 2010

УДК: 621.039.58:622.8

О.Н. Гурьянова, А.А. Шилов

АКТУАЛЬНОСТЬ КОНТРОЛЯ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ И РАЗРЕЗАХ

Доказана необходимость контроля уровня радона, торона их ДПР и ДПТ в горных выработках, сформулированы основные негативные последствия воздействия радиационных факторов на организм горняков. Затронута тема пожаров в угольных шахтах. Ключевые слова: шахта угольная, контроль радиационный, радон.

Семинар № 12

Т Уа данном этапе развития чело-И вечества, в условиях постоянной модернизации оборудования, требующего высоких мощностей для корректной работы, необходимо все большее количество энергии. Поиск альтернативных источников крайне актуален, но пока еще находится на ранней стадии своего развития и не может заменить такие источники, как нефть, газ, уголь. Поэтому проблемы данных отраслей требуют большого внимания.

Радиационная опасность угольных шахт, связанная с естественными радионуклидами, содержащимися в углях и вмещающих породах — одна из важных и малоизученных проблем угольной отрасли. Основной вклад в дозу облучения подземного персонала вносят дочерние продукты радона и торона, а так же долгоживущие радионуклиды ряда урана и тория присутствующие в шахтной атмосфере в виде аэрозолей. Но так же одним из компонентов радиационного фона на угольных шахтах и разрезах является у-излучение углей и вмещающих пород, обусловленное содержащимися в них радионуклидами естественных семейств урана и тория, а также радиоактивного изотопа калия-40. Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью и создает внеш-

нее облучение организма горняков. Мощность дозы у-излучения прямо пропорциональна содержанию у-излучающих радионуклидов в стенках горной выработки.

Но поскольку содержание урана-238 и тория-232 в углях и вмещающих породах в подавляющем большинстве случаев не выходит за пределы колебаний естественного фона, у-излучение вопреки широко распространенному мнению не является сколько-нибудь существенным фактором воздействия на персонал и радиоактивного загрязнения на угольных шахтах и разрезах.

Радиационная обстановка в шахте зависит главным образом от интенсивности проветривания и от скорости выделения радона и торона в рудничную атмосферу. Радон и торон высвобождаются из горных пород повсеместно и накапливаются в непроветриваемых или слабопроветриваемых объемах (горные выработки, выработанное пространство, камеры, тупиковые выработки, ниши и т. п.). В таких местах эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА) дочерних продуктов радона в воздухе нередко превышает допустимый уровень в десятки и даже сотни раз. Персонал угольных предприятия и население, проживающее в районе его рас-

положения, подвергаются воздействию широкого комплекса радиационноопасных факторов (РОФ).

Вместе с тем существенный вклад в общую эффективную эквивалентную дозу облучения вносят всего несколько ведущих РОФ, которые и должны быть основными объектами радиационного контроля.

Такими факторами являются:

• скрытая энергия дочерних продуктов радона и торона в воздухе горных выработок, производственных помещений, жилищ и в окружающей среде;

• мощность дозы внешнего гамма-излучения на рабочих местах и в жилищах;

• содержание долгоживущих радионуклидов в производственной атмосфере, а также в почвах сельскохозяйственных угодий;

• содержание радионуклидов в питьевой воде.

Особую роль в обеспечении радиационной безопасности играет контроль концентрации (объемной активности) радона в атмосфере. Это необходимо для определения источников радоновы-деления, расчета воздухопотребности шахты и рационального распределения воздуха в сети горных выработок, оценки радиоактивного загрязнения жилых и производственных помещений, измерения индивидуальных экспозиций, требуемые меры защиты персонала, профилактики заболеваний и т. д.

Контроль и учет облучения персонала и населения заключаются в определении индивидуальных экспозиций отдельных лиц, работающих или проживающих в условиях, при которых суммарная годовая эквивалентная доза на критические органы или эффективная эквивалентная доза облучения всего организма могут превышать допустимые значения. При характерных для шахт значительных колебаниях уровней кон-

тролируемых РОФ установить такие условия на практике довольно сложно.

К числу критической группы лиц относится главным образом подземный персонал (за исключением постоянно работающих в зоне действия входящей воздушной струи), а также работники поверхностного комплекса шахт, находящиеся в зоне действия исходящей воздушной струи.

Оценка радиационной обстановки включает:

• систематизацию и анализ полученной дозиметрической информации;

• выявление лиц, дальнейшее облучение которых требует ограничения;

• прогноз радиационной обстановки на последующие периоды развития горных работ;

• анализ возможных путей снижения облучения и разработку соответствующих мероприятий;

• анализ погрешностей и корректировку объема радиационного контроля.

Для оценки радиационной обстановки необходимы следующие наборы данных:

• распределение персонала шахты (в том числе по подразделениям и профессиям) по диапазонам текущих экспозиций, внешнему и внутреннему облучению для каждого РОФ и с учетом их суммарного воздействия, а также по кумулятивным экспозициям за предыдущий стаж;

• список лиц, имеющих текущие экспозиции выше допустимых пределов;

• распределение рабочих мест по диапазонам уровней РОФ с указанием максимальных и средних значений для каждого вида работ;

• результаты воздушных и радоновых съемок, позволяющие определить параметры, влияющие на формирование радиационной обстановки, и разработать комплекс корректирующих мероприятий (схема вентиляции рудника, дебиты радона и проветриваемые объемы ветвей, производительность вентиляционных установок, календарный план развития горных работ и

т.д.);

• фактический и требуемый объем контроля по каждому РОФ, средние значения коэффициентов вариации уровней РОФ, данные определений погрешности оценки индивидуальных экспозиций.

Вторая важная проблема шахт по добыче угля - пожары. При возникновении эндогенных пожаров в выработанных пространствах угольных шахт выделяются не только газы, характеризующие реакцию интенсивного окисления угля (окись и двуокись углерода, водород, ряд тяжелых углеводородов), но и радон. В результате фильтрационно-диффузионных процессов при нагреве угля и пород радон под воздействием паров воды и рудничных газов диффундирует в действующие выработки и к поверхности земли по макротрещинам горного массива и аэродинамическим каналам выработанного пространства.

Согласно «Методики определения фонов индикаторных газов в выемоч-ных полях шахт России» [2] радон по информативности, при использовании

1. РД 8-016-91 Методика оценки радиационной обстановки на угольных шахтах и разрезах. Москва 1992 г.

2. «Методика определения фонов индикаторных газов в выемочных полях шахт России».

его в качестве индикаторного газа, занимает третье место после окиси углерода и водорода.

Важнейшим путём решения задачи радиационного контроля с целью предотвращения возгораний на угольных шахтах является оценка потенциальной радоноопасности горных выработок. Оценка потенциальной пожароопасности горных выработок основана на:

• анализе фактических значений объемной активности (ОА) радона в шахтной атмосфере;

• изучении зависимостей между плотностью потока радона (ППР) с поверхности горных выработок, подземных вод и ОА радона в выработанном пространстве;

• установлении закономерностей процесса выделения радона по всем его источникам.

Исследований, проведенных именно для шахт угольной отрасли очень мало, но они крайне важны для контроля здоровья персонала шахт, а так же для проведения исследования и анализа полученных данных с целью установления пределов уровня радона в воздухе шахты, свидетельствующих о возникновении пожара угольном массиве.

Делая вывод из вышеизложенного, контроль радоновыделения шахт является крайне важной частью обеспечения безопасности в горных выработках, а данная тематика заслуживает особого внимания и дальнейшего развития.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Коренков И.П., Польский О.Г., Соболев И.А. «Радон в коммунальных и промышленных сферах, проблемы нормирования, биологическое действие, методики измерения. ЕШ

Коротко об авторах

Гурьянова О.Н., Шилов А.А. - НПК «ТезСервис».