Министерство образования и наук

и Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

На правах рукописи

ЯКОВЕНКО

Алексей Александрович

ПРОГНОЗ И НОРМАЛИЗАЦИЯ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ ПРИ

ОСВОЕНИИ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА В УСЛОВИЯХ

ПОВЫШЕННОЙ РАДОНООПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Специальность 05.26.01 – Охрана труда (в горной промышленности) Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Гендлер Семн Григорьевич Санкт-Петербург –

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННОЙ

ОБСТАНОВКИ В ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЯХ

1.1 Принципы нормирования радиационной безопасности

1.2 Радиационная обстановка в горных выработках шахт, рудников и подземных сооружений

1.3 Горно-геологические условия, влияющие на формирование радиационной обстановки в подземных сооружениях Северо-Западного региона

1.4 Типы подземных сооружений

1.5 Анализ результатов измерений объмной активности радона и плотности потока радона в подземных сооружениях и на поверхности земли..... 1.6 Выводы по главе 1

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОГНОЗА РАДИАЦИОННОЙ

ОБСТАНОВКИ В ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЯХ В РАДОНООПАСНЫХ

РАЙОНАХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА

2.1 Математические модели, используемые для расчта распределения концентрации радона в горных породах

2.2 Математические модели, используемые для расчта формирования радоновой обстановки в горных выработках

2.3 Обоснование математической модели для расчта полей объмной активности радона для горно-геологических условий Северо-Западного региона России и вычисления потока радона в подземное сооружение

2.4 Результаты моделирования

2.5 Выводы по главе 2

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ

ФОРМИРОВАНИЯ РАДОНОВОЙ ОБСТАНОВКИ В ПОДЗЕМНЫХ

СООРУЖЕНИЯХ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА

3.1 Выбор экспериментальных объектов

3.2 Методика проведения исследований

3.3 Анализ экспериментальных данных

3.4 Ипретация экспериментальных данных и их сопоставление с расчтами по предложенной математической модели

ГЛАВА 4 ОЦЕНКА РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ В ПОДЗЕМНЫХ

СООРУЖЕНИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И

ЭКСПЛУАТАЦИИ

4.1 Определение дозовых нагрузок на работников в подземных сооружениях и сооружениях заглубленного типа

4.2 Прогнозная оценка радоновой обстановки при сооружении подземных горных выработок

4.3 Разработка методов нормализации радоновой обстановки в подземных и заглубленных сооружениях

4.4 Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Современные масштабы городского строительства, высокая стоимость земли, постоянно увеличивающееся транспортные потоки и связанные с ними экологические проблемы, создают экономические и социальные предпосылки для освоения подземного пространства. Использование подземного пространства в мегаполисах не ограничивается созданием транспортных инфраструктур. Оно также служит для размещения объектов социально-бытового и специального назначения.

Нормальная эксплуатации размещаемых под землей подземных объектов связана с обеспечением в горных выработках безопасных условий для работы персонала, обслуживающего эти объекты, и временно находящихся там людей.

По сравнению с аналогичными объектами на поверхности на параметры воздушной среды оказывают влияние вредные и ядовитые газы, выделяющиеся из горного массива. Одним из таких газов является радон.

Проблемы контроля и снижения доз облучения от природных источников ионизирующего излучения, в том числе радона, при добыче урановых руд и других полезных ископаемых, строительстве транспортных тоннелей в настоящее время отражены в работах отечественных и зарубежных авторов: Камнева Е.Н., И.В. Павлова, А.А. Смыслова, Стамата И.П., М.В. Терентьева, М.В. Глушинского, И.Л. Шалаева, Л.Д. Салтыкова, Ф.И. Зуевича, С.Г. Гендлера, Ю.А. Лебедева, Э.М. Крисюка, А.Д. Альтермана, А.В. Быховского, Н.А. Мироненковой и ряда других.

В этих работах закономерности формирования радиационной обстановки в горных выработках рассматриваются при известном происхождении и топологии источников выделения радона. Для достоверного прогноза радиационной обстановки в подземных объектах, размещаемых в зонах радоновых аномалий, где отсутствуют достоверные данные об источниках радона, и последующего выбора мероприятий по снижению эффективных доз облучения персонала и людей, прежде всего, необходима информация о распределении объемных активностей радона в горном массиве. Получение такой информации сдерживается отсутствием научно-обоснованных подходов, позволяющих по данным измерений объемной активности радона в почвенном воздухе, горногеологическим условиям и глубине залегания пород с повышенным содержанием радия-226, выполнить расчет полей объемной активности радона, сформировавшихся в породах до начала сооружения и эксплуатации подземного объекта.

превентивных мероприятий по ее нормализации при сооружении и эксплуатации подземных объектов в условиях повышенной радоноопасности.

Идея работы. Прогноз радиационной обстановки в горных выработках подземных сооружений и последующий выбор мероприятий по ее нормализации при повышенной радоноопасности горного массива осуществляется на основе измерений величин объемной активности радона в почвенном воздухе.

Задачи работы:

сооружениях подземного и заглубленного типа;

разработка математической модели переноса радона в воздушную среду подземных сооружений, расположенных в геологических разломах;

проведение численного эксперимента и построение полей объмной активности радона по глубине геологических разломов;

исследование радиационной обстановки в действующих сооружениях подземного и заглубленного типа;

анализ способов и средств нормализации радиационной обстановки в сооружениях подземного и заглубленного типа;

разработка процедуры оценки радиационной обстановки в горных выработках;

разработка рекомендаций по нормализации радиационной обстановки.

Научная новизна:

1. Установлены закономерности формирования полей радона в породном массиве по глубине геологического разреза, характеризующемся различными глубиной источника и проницаемостью.

2. Выявлены закономерности, определяющие динамическую связь объмной активности радона и параметров микроклимата в подземных и заглубленных сооружениях.

Основные защищаемые научные положения:

1. Прогноз распределения объемной активности радона в породных массивах и вычисление его потока следует осуществлять с учтом значений объемной активности радона в почвенном воздухе, глубины залегания пород с повышенным содержанием радия-226, являющихся источниками образования радона, и проницаемости пород на основе уравнения Лейбензона с поправкой на распад радона.

2. Прогнозная оценка радиационной обстановки в местах постоянного и временного нахождения персонала, размещаемых под землей объектов, должна осуществляться с учетом рассчитанных полей концентрации радона в породах, окружающих горные выработки, определяющих поступление в них радона за счет фильтрационных процессов газовой и газо-жидкостной фаз.

3. Нормализацию радоновой обстановки при эксплуатации подземных объектов следует осуществлять за счет уменьшения проницаемости конструкции постоянной крепи, а также организации рационального режима проветривания, учитывающего значение потока радона и необходимое время пребывание в них людей, а при проходке горных выработок – с помощью комбинированных схем вентиляции, варианты применения которых следует выбирать с учтом места расположения источника радона по длине выработки и интенсивности его действия.

Методы исследований.

Работа выполнена на основе комплексного метода исследований, включающего анализ и обобщения литературных данных о закономерностях формирования радиационной обстановки в условиях повышенной радоноопасности горных массивов, экспериментальные исследования в натуральных и лабораторных условиях, статистическую обработку экспериментальных данных, математическое моделирование с использованием современных программных продуктов.

Достоверность результатов исследований обеспечивается применением современных методов исследований и аппаратуры, поддерживаемых соответствующим метрологическим обеспечением с верификацией качества проведения измерений, значительным объемом фактических результатов измерений, удовлетворительной сходимостью результатов математического моделирования и данных проведенных измерений, апробацией полученных результатов в периодической печати.

радиационной обстановки при строительстве и эксплуатации сооружений подземного и заглубленного типа, расположенных в радоноопасных горных массивах, которая основывается на данных натурных измерений объемной активности радона в приповерхностном воздухе.

Реализация результатов работы. Разработанные рекомендации по нормализации радиационной обстановки в сооружениях подземного и заглубленного типа используются при проектировании в ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс».

Личный вклад автора:

анализ факторов, определяющих радиационную обстановку в подземных и заглубленных сооружениях;

разработка программы экспериментальных исследований по изучению влияния параметров микроклимата на поток радона в подземное и заглубленное помещение;

закономерностей формирования радоновой обстановки в условиях подземных помещений при изменении температурно-влажностного режима и барометрического давления;

выявление корреляционных связей между параметрами микроклимата подземного и заглубленного сооружений и потоком радона в него;

разработка математической модели расчта распределения радона в горном массиве и его переноса в выработки подземных и заглубленных сооружений на основе теории фильтрации;

разработка методики расчта и оценка радиационной обстановки в тупиковой выработке при различных способах проветривания.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы, как в целом, так и результаты отдельных этапов, обсуждались и были одобрены научной общественностью на международной научно-практической конференции «Аэрология и безопасность горных предприятий» (С. Петербург, 2012 г.), а также на семинарах во ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» и семинарах кафедры безопасности производств ФГБОУ Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».

Публикации. Основные результаты диссертационной работы содержаться в 3 научных трудах в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Объм и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 134 страницах машинописного текста, содержит рисунка, 23 таблицы, список литературы из 116 наименований.

ГЛАВА 1 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННОЙ

ОБСТАНОВКИ В ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЯХ

1.1 Принципы нормирования радиационной безопасности Правовые основы обеспечения радиационной безопасности населения и работников целях охраны их здоровья определяет Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» [33]. В соответствии с этим законом устанавливаются основные принципы радиационной безопасности, заключающиеся в следующем:

индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения;

принцип обоснования – запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному фону облучением;

принцип оптимизации – поддержание на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого источника ионизирующего излучения.

Радиационная безопасность обеспечивается:

проведением комплекса мер правового, организационного, инженернотехнического, санитарно-гигиенического, медико-профилактического, воспитательного и образовательного характера;

осуществлением федеральными органами исполнительной власти, органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, органами местного самоуправления, общественными объединениями, другими юридическими лицами и гражданами мероприятий по соблюдению правил, норм и нормативов в области радиационной безопасности;

информированием населения о радиационной обстановке и мерах по обеспечению радиационной безопасности;

безопасности.

радиационной безопасности относятся:

определение государственной политики в области обеспечения радиационной безопасности и ее реализация;

разработка и принятие федеральных законов и иных нормативных правовых актов Российской Федерации в области обеспечения радиационной безопасности, контроль за их соблюдением;

разработка, утверждение и реализация федеральных программ в области обеспечения радиационной безопасности;

контроль за радиационной обстановкой на территории Российской Федерации и учет доз облучения населения;

радиоактивного загрязнения;

реализация мероприятий по ликвидации последствий радиационных аварий;

организация и проведение оперативных мероприятий в случае угрозы возникновения радиационной аварии;

организация и осуществление государственного надзора в области обеспечения радиационной безопасности;

информирование населения о радиационной обстановке;

повышенный риск причинения вреда здоровью граждан и нанесения убытков их имуществу, обусловленных радиационным воздействием;

установление порядка возмещения причиненных вреда здоровью граждан и убытков их имуществу в результате радиационной аварии;

государственного управления в области обеспечения радиационной безопасности, в том числе контроля и учета доз облучения населения;

проживания на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате радиационных аварий;

контроль за оказанием помощи населению, подвергшемуся облучению в результате радиационных аварий;

радиоактивных веществ и иных источников ионизирующего излучения, а также контроль за осуществлением их экспорта и импорта;

Федерации в области обеспечения радиационной безопасности и выполнение обязательств Российской Федерации по международным договорам Российской Федерации;

безопасности осуществляется Правительством Российской Федерации и федеральными органами исполнительной власти в соответствии с положениями об этих органах.

Для планирования и осуществления мероприятий по обеспечению радиационной безопасности разрабатываются федеральные и региональные программы. Федеральные программы в области обеспечения радиационной безопасности разрабатываются и реализуются федеральными органами исполнительной власти. Региональные (территориальные) программы в области обеспечения радиационной безопасности разрабатываются и утверждаются органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации.

Государственное нормирование в области обеспечения радиационной безопасности осуществляется путем установления санитарных правил, норм, гигиенических нормативов, правил радиационной безопасности, сводов правил, правил охраны труда и иных нормативных документов по радиационной безопасности.

Общественные объединения в соответствии с законодательством Российской Федерации вправе осуществлять общественный контроль за выполнением норм, правил и нормативов в области обеспечения радиационной безопасности.

В целях защиты населения и работников от влияния природных источников ионизирующего излучения в соответствии с [33] должны осуществляться:

выбор земельных участков для строительства зданий и сооружений с учетом уровня выделения радона из почвы и гамма-излучения;

проектирование и строительство зданий и сооружений с учетом предотвращения поступления радона в воздух этих помещений;

проведение производственного контроля строительных материалов, приемка зданий и сооружений в эксплуатацию с учетом уровня содержания радона в воздухе помещений и гамма-излучения природных радионуклидов;

эксплуатация зданий и сооружений с учетом уровня содержания радона в них и гамма-излучения природных радионуклидов.

При невозможности выполнения нормативов путем снижения уровня содержания радона и гамма-излучения природных радионуклидов в зданиях и сооружениях должен быть изменен характер их использования.

Контроль и учет индивидуальных доз облучения, полученных гражданами, осуществляются в рамках единой государственной системы контроля и учета индивидуальных доз облучения.

Для наиболее полной оценки вреда, который может быть нанесен здоровью в результате облучения в малых дозах, санитарным законодательством РФ установлено [32], что необходимо определять ущерб, количественно учитывающий как эффекты облучения отдельных органов и тканей тела, отличающиеся радиочувствительностью к ионизирующему излучению, так и всего организма в целом. В соответствии с общепринятой в мире линейной беспороговой теорией зависимости риска стохастических эффектов от дозы величина риска пропорциональна дозе излучения и связана с дозой через линейные коэффициенты радиационного риска, приведенные в Таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Линейные коэффициенты радиационного риска группа населения Усредненная величина коэффициента риска, используемая для установления пределов доз персонала и населения, принята равной 0,05 Зв-1 [32].

В производственных условиях санитарным законодательством РФ [32] для работников установлен предел эффективной дозы при воздействии природных источников ионизирующего излучения равный 5 мЗв в год. Такой годовой дозе при продолжительности работы 2000 ч/год, средней скорости дыхания 1,2 м 3/ч и радиоактивном равновесии радионуклидов уранового и ториевого рядов в производственной пыли при монофакторном воздействии соответствуют следующие средние значения радиационных параметров в течение года:

мощность эффективной дозы гамма-излучения на рабочем месте – 2,5 мкЗв/ч;

ЭРОАRn в воздухе зоны дыхания – 310 Бк/м3;

ЭРОАTn в воздухе зоны дыхания – 68 Бк/м3;

находящегося в радиоактивном равновесии с членами своего ряда – 40/f, кБк/кг, где f – среднегодовая общая запылнность воздуха в зоне дыхания, мг/м3;

находящегося в радиоактивном равновесии с членами своего ряда – 27/f, кБк/кг.

При многофакторном воздействии должно обеспечиваться, что сумма отношений воздействующих факторов к значениям, приведнным выше, не должна превышать единицы.

При этом нормируется не объмная активность самих изотопов радона – Rn и Rn, а, так называемая, эквивалентная равновесная объмная активность (RaC); 212Pb (ThB); 212Bi (ThC) соответственно:

где Аi – объмные активности дочерних продуктов распада изотопов радона.

В условиях подземных сооружений, природный радиационный фон создает радиационного фона (ЕРФ) определяются в первую очередь геологическим строением территории.

1.2 Радиационная обстановка в горных выработках шахт, рудников и совокупностью естественных и искусственных факторов. Проанализировав имеющиеся данные можно сделать вывод, что радиационная обстановка в горных выработках формируется в наибольшей степени естественными причинами [16, 34, 85].

Основной вклад в дозу облучения работников вносят дочерние продукты распада радона-222. Дочерними продуктами распада изотопов радона, как показано выше, являются короткоживущие радионуклиды, которые после распада находящимся в рудничном воздухе и, вместе с ними, попадать в легкие работников [64, 72]. В связи с тем, что период полураспада дочерних продуктов радона (ДПР) и торона (ДПТ) много меньше периода их выведения из организма они полностью распадаются в легких человека, обуславливая тем самым облучение дыхательных путей [102, 106].

Другие радиационно-опасные факторы (РОФ) – внешнее гамма-излучение, дочерние продукты торона, долгоживущие радионуклиды рядов урана и тория, присутствующие в производственной атмосфере в виде аэрозолей, создают значимые (> 1 мЗв/год) дозы облучения только на урановых рудниках, а также на некоторых угольных шахтах [42].

Для горняков, отработавших под землей 1700 часов в году, вклады в общую годовую дозу облучения отдельных РОФ (мЗв/год) можно оценить, используя следующие соотношения (дозовые коэффициенты приняты по [32]). Доза от внешнего гамма-излучения (Е):

Здесь АЭФФ – эффективная удельная активность (УА), АRa, АTh, АК – УА радия-226, тория-228 и калия-40 соответственно в горных породах по периметру горной выработки, Бк/кг.

Из (1.3) следует, что внешнее гамма-излучение является значимым радиационно-опасным фактором в случае, если АЭФФ > 900 Бк/кг. Последнее имеет место только на урановых рудниках.

Любые процессы горной технологии сопровождаются разрушением горных пород, неизбежно вызывающим пылеобразование, интенсивность которого зависит от типа разрушаемых пород и применяемого технологического процесса [58]. При этом природные радионуклиды (ПРН), вместе с образующейся пылью, попадают в атмосферу, в результате чего становится возможным их поступление в легкие людей, совместно с вдыхаемым воздухом, сопровождаемое их облучением. Дозы от присутствия в пыли долгоживущих радионуклидов рядов урана-238 и тория-232 (ЕUДРН, ЕThДРН):

где f – среднегодовая запыленность атмосферы, мг/м3; AU, АTh – УА равновесного урана и тория в пылеобразующем материале, Бк/кг.

Из (1.5) и (1.6) следует, что радиоактивность пыли является значимым радиационно-опасным фактором в случае, если Такая ситуация имеет место на урановых рудниках, а также на тех угольных шахтах, где запыленность атмосферы превышает 100 мг/м3, а УА урана-238 и/или тория-232 в углях выше 30 Бк/кг.

Дозы от присутствия в рудничной атмосфере продуктов распада радона и торона (ЕRn, ЕТh):

Величина ЭРОАRn в рудниках (угольных шахтах) зависит от интенсивности выделения радона в горные выработки, количества подаваемого в рудник воздуха и его распределения в вентиляционной сети, а также от топологии источников радоновыделения в сети горных выработок и от аэродинамических особенностей их проветривания.

Обобщенное эмпирическое соотношение, связывающее среднее по рабочим местам значение ЭРОАRn с важнейшими геолого-геофизическими и горнотехническими параметрами, влияющими па формирование радиационной обстановки в руднике, имеет вид [42] где D – общерудничный дебит радона, Бк/с; W - проветриваемый объем рудника, м3; Q – расход воздуха, подаваемого в рудник. м3/с; КPM – коэффициент, учитывающий расположение рабочих мест и численно равный соотношению между средним по рабочим местам значением ЭРОАRn и значением ЭРОАRn в общерудничной исходящей воздушной струе; КHP – коэффициент, учитывающий нарушения режима вентиляции. Численно он равен соотношению между фактическим средним значением ЭРОАRn по данным инспекционного контроля и значением ЭРОАRn, рассчитанным по этим же данным без учета результатов измерений, полученных в период различных нарушений режима вентиляции; КBP – коэффициент, учитывающий топологию источников радоновыделения в руднике при данном распределении воздуха в сети горных выработок. Величины перечисленных выше коэффициентов безразмерны.

Для ЭРОАТn также существует соотношение, аналогичное (1.10). Здесь оно не приводиться в связи с тем, что значимые дозы от дочерних продуктов торона могут иметь место только при подземной разработке месторождений с содержанием тория в руде > 1000 Бк/кг. Таких рудников в настоящее время в России нет.

В Таблице 1.2 дана классификация рудников и указан типичный для них диапазон значений параметров, влияющих на формирование радиационной обстановки.

Таблица 1.2 – Классификация рудников урана-238**, Бк/кг тория-232**, Бк/кг * – в среднем по руднику (шахте), ** – в равновесии с дочерними продуктами, *** – в угольных шахтах – в угле.

Основываясь на расчетах по формулам (1.3)-(1.10) и учитывая результаты измерений фактических уровней РОФ на основных рабочих местах, а также дебита радона и проветриваемого объема рудников, можно сделать вывод о том, что дозы облучения подземного персонала зависят, главным образом, от интенсивности выделения радона в рудничную атмосферу и от времени воздухообмена в руднике.

На урановых рудниках, где УА радионуклидов в стенках горных выработок и пылеобразующем материале на 2-3 порядка величины выше, чем на других рудниках, в расчетах вентиляции необходимо учитывать вклады в общую дозу облучения за счет внешнего гамма-излучения и присутствия долгоживущих радионуклидов в пыли.

При анализе фактических уровней радиационного воздействия на лиц, занятых в горной промышленности и в подземных сооружениях, необходимо отметить, что на урановых горнодобывающих предприятиях ведутся постоянный радиационный контроль и учет доз облучения горняков [2, 4, 5, 65, 68, 114].

Обеспечение радиационной безопасности планируется заранее, одновременно с проектированием предприятия и постоянно принимаются меры по ограничению доз облучения работников [9, 109]. Результатом этого является крайне редкое превышение установленных пределов доз [11].

Данные о фактических уровнях облучения подземного персонала на урановых рудниках на примере Приаргунского производственного горнохимического объединения (ППГХО) приведены в Таблицах 1.3 и 1.4 [38].

Таблица 1.3 – Средние значения индивидуальных эффективных доз облучения (м3в в год) подземного персонала на рудниках ППГХО в 1990-1997 годах [38] * доза с учетом использования средств индивидуальной защиты (СИЗ) рассчитана, исходя из фактической продолжительности ношения респираторов в течение рабочей смены (по данным инспекционного контроля) и эффективности задержки аэрозолей респиратором, которая по результатам специальных исследований равна примерно 85%.

Таблица 1.4 – Распределение подземного персонала рудников ППГХО по диапазонам среднегодовых за 1990-1994 г.г. индивидуальных доз [38] Диапазон доз, мЗв/год Численность персонала, чел Доля персонала, % В том числе*:

* с учетом фактического использования СИЗ На основании данных Таблиц 1.3 и 1.4 можно сделать вывод, что основной вклад в суммарную эффективную дозу облучения подземного персонала урановых рудников дают дочерние продукты радона. Около 30% дозы связано с внешним гамма-излучением (у персонала очистных бригад этот вклад достигает 50%), примерно у 3% подземного персонала рудников индивидуальные дозы внешнего гамма-излучения превышают 20 мЗв/год. Вклад долгоживущих альфаактивных радионуклидов составляет в среднем около 15% общей дозы.

Фактическое использование персоналом респираторов «Лепесток»

составляет в среднем по отдельным рудникам 25-60% рабочего времени, что позволяет уменьшить суммарную дозу облучения на 15-40%.

Среднее по всему подземному персоналу значение среднегодовой за 5 лет индивидуальной дозы составило 9 мЗв. При этом 68 из 2504 человек (2,7%) получили дозу более 20 м3в/год, из них 8 человек – в диапазоне от 50 до 75 м3в/год. Радиационную обстановку на рудниках ППГХО следует признать в целом удовлетворительной.

Исследования радиационной обстановки на горнодобывающих предприятиях Российской Федерации, не связанных с добычей урановых руд, проводились начиная с 1983 года. Предпосылкой к проведению работ послужило практически полное отсутствие данных об уровнях облучения горняков неурановых рудников и шахт [2]. При этом анализ зарубежных источников показал, что уровни облучения лиц, относящихся к данной профессиональной группе, могут достигать значения предела дозы для персонала, работающего в условиях воздействия техногенных источников ионизирующего излучения, и даже значительно его превышать [111, 112.].

Исследования радиационной обстановки проводились на предприятиях, добывающих различные виды минерального сырья – уголь, железные руды, руды цветных металлов и нерудное минеральное сырье [26, 38]. Кроме вида полезного ископаемого, обследованные шахты и рудники различались по способу вскрытия месторождений, способу и схеме проветривания, системам разработки месторождения и доставки горной массы на дневную поверхность и пр. В число обследованных, помимо добывающих предприятий, вошли разведочные шахты.

Всего, за время проведения работ, было обследовано 68 шахт, рудников и геологоразведочных штолен, расположенных во всех регионах Российской Федерации. В число обследованных вошли 27 угольных шахт Урала и Кузбасса:

семь железорудных шахт Сибири и КМА. четыре полиметаллических рудника Западной Сибири; тринадцать шахт по добыче золотых руд и россыпей, редкометаллических рудников и разведочных штолен; одиннадцать предприятий по добыче руд других цветных металлов и нерудного индустриального сырья.

Во всех случаях определение уровней облучения основывалось на проведении измерений на рабочих местах мгновенных значений ЭРОА радона и торона и мощности дозы (МЭД) внешнего гамма-излучения. На одиннадцати предприятиях были проведены непосредственные измерения индивидуальных доз доз шахтеров пo Rn с использованием интегральных радиометров. Оценка вклада в дозу от долгоживущих естественных радионуклидов, содержащихся в витающей рудничной пыли, проводилась путем непосредственного измерения активности пыли и путем раздельного определения запыленности воздуха и удельной активности ЕРН в пылеобразующих породах.

В Таблицах 1.5 и 1.6 представлены результаты измерений ЭРОА радона и торона и МЭД внешнего гамма-излучения в 68 обследованных шахтах. По результатам исследований ЭРОА радона в воздухе горных выработок неурановых рудников и шахт изменяется в диапазоне от менее 10 до 48000 Бк/м 3. ЭРОА торона в воздухе рудников и шахт колеблется от 0,1 до 36 Бк/м3. Мощность экспозиционной дозы внешнего гамма-излучения на подземных рабочих местах составляет от 4 до 300 мкР/час. Наиболее высокие уровни ЭРОА радона были отмечены в воздухе железорудных шахт, где в четырех шахтах из семи обследованных максимальные значения ЭРОА радона превысили уровень ДOA = 1240 Бк/м3, а ее среднее значение, по результатам 323 измерений, составило Бк/м3. Сравнимые уровни ЭРОА радона наблюдались в атмосфере обследованных поли- и редкометаллических рудников, где среднее значение составило, по результатам 300 измерений в каждой группе, соответственно 570 и 430 Бк/м 3, а максимальное 11000 и 5800 Бк/м3. Наиболее низкие значения ЭРОА радона отмечены на предприятиях, добывающих медные руды, где ее максимальное значение составило 67 Бк/м3, и угольные шахты, где среднее значение ЭPOA радона составило 42 Бк/м3 (выполнено 546 измерений), и лишь в единицах случаях отмечалось превышение допустимого уровня 310 Бк/м3. Частотное распределение результатов измерений ЭРОА радона на подземных рабочих местах показывает, что в 25% случаев превышается допустимое значение 310 Бк/м3, а на железорудных, поли- и редкометаллических предприятиях это отмечается в 40% случаев. Из всех результатов измерений, в 5% случаев было редкометаллических рудниках в этом диапазоне находится 10-15% всех результатов измерений [26].

Измерения, проведенные с использованием методов индивидуальной радоновой дозиметрии, показали, что среднее по времени работы значение ЭРОА радона в зоне дыхания горняков составляет от менее 10 до 2000 Бк/м3. Из восьми обследованных таким способом предприятий, лишь на одной угольной шахте и на полиметаллическом руднике были получены результаты, превышающие значение 310 Бк/м3. Причем на угольной шахте превышение значения 310 Бк/м3было отмечено в 10% случаев (результатов измерений), а на руднике – в 30% результатов.

Максимальные уровни ЭРОА торона, до 36 Бк/м3, характерны для шахт, добывающих нерудное индустриальное сырье (флюорит, огнеупорные глины и др.) и руды редких металлов. На всех остальных типах предприятий значения ЭРОА торона сравнимы между собой и нигде не превышают 12 Бк/м3. Мощность дозы внешнего гамма-излучения на рабочих местах рудников и шахт составляет 4-300 мкР/час, лишь в единичных случаях превышая уровень 60 мкР/час.

Объемная активность долгоживущих ПРН, содержащихся в витающей рудничной пыли, обычно составляет десятые и сотые доли процента от допустимой, что объясняется жестким значением ПДК силикозоопасной пыли – 2 мг/м3 [89].

Таблица 1.5 – Измеренные значения ЭРОА радона и торона и мощности экспозиционной дозы внешнего гамма-излучения в горных выработках обследованных рудников и шахт [89] Золотые руды Челябинская обл.