矿山中的氧气及氡子体
    

  矿山中的氧气及氡子体?

  指铀矿和非铀放射性矿山中的放射性气体——氡及其子体。

  矿内大气中含有氡,铀矿尤多。

  近年多人研究证实,铀矿和含铀钍的放射性金属矿山,矿工致癌的罪魁祸首是氡子体。

  1.铀矿中氡的积累

  铀矿中氡的积累,是指矿内大气中因氡从矿岩中析出而造成的氡浓度随时间的推移而不断增高的变化过程。例如密闭采空区的空间中氡浓度随密封巷道时间的增长而增高;矿井风流中的氡浓度随流经巷道和采矿工作面距离的加长而增高。

  铀矿中的采矿场、穿脉与沿脉巷道表面,都是氡气介质表面,从此析出的氡进入积累空间(巷道中或密闭内),使得积累空间的氡浓度增高。积累空间氡浓度增高了,又反过来使射气介质表面上的氡浓度增高,从而影响了射气介质内部氡浓度的分布。射气介质表面氡浓度的增高只能使射气介质中氡浓度的梯度缩小,从而减少了氡从矿体表面的析出率,井巷和密闭内氡浓度增长的速度相应地变慢。

  在地下开采的铀矿和非铀放射性矿山中常有大量永久性和临时性的封闭空间,即采空区。老矿井的采空区更多,情况更复杂,有的空区处理不当,有的部分充填,有的完全塌陷,大空场不加处理,就会形成氡的积累源地,造成井下空气的严重污染。云锡等非铀金属矿山采空区的氡污染是井下氡浓度过高的主要原因。

  金属矿山、铀矿山的采矿场分巷道型和硐室型两种。在巷道型通风空间中氡浓度是不均匀的;在硐室型通风空间中,氡浓度比较均匀。对一个具有一定氡析出能力的通风空间来说,该空间的氡浓度和通风情况关系密切,通风方式、通风系统、风量大小、风流分布、通风时间都对氡的积累和浓度变化有很大影响。

  2.井下氡源特点

  非铀放射性矿山和铀矿山,井下氡的来源有:矿岩体暴露表面、井下堆存的矿岩、地下水析出等。由于矿床中含铀矿物的赋存状况、含铀品位高低、采掘方法、井巷布置等不尽相同,所以铀与非铀矿二者的主要氡源也不同。

  (1)铀矿开采的含铀品位高的铀矿体,而非铀矿的含铀矿物富集成工业铀矿床的极少。

  矿岩暴露表面氡析出率的大小,首先取决于含铀品位的高低。因此,铀矿以矿体暴露表面析出氡为主要氡源;而非铀矿的矿体暴露表面的析出氡不是主要氡源,采空区往往是析出氡的主要氡源。

  (2)非铀矿山井下氡主要来源于岩石裂隙和采空区。随着开采年限延长,空区范围逐年扩大,采空区内又大量堆存含铀废石,当采空区塌落,氡的析出量增加,这就势必进入井巷和采矿场,构成了矿井主要氡源;而铀矿围岩的氡析出率比矿体暴露表面析出率低得多,其采空区中的氡不是主要威胁。

  (3)非铀矿有大量地下水,经裂隙流经含铀矿物,将氡带入正在开采的井巷之中,从地下水析出的氡在有的含铀金属矿山的非铀矿,可能成为井下氡的主要来源。铀矿从矿体析出的氡远远超出地下水带人的氡,所以地下水析出的氡不是矿井的主要氡源。

  (4)铀矿在开采中,若矿石含铀品位高,块度小,细矿多,氡析出量将随矿房或采场的存矿量增加而增高;非铀矿山,其所采的其他金属矿,矿中微量含铀,岩矿氡析出率低于其他氡源,所以存矿多少与局部地区污染无关紧要。

  根据对国内二十几个有铀共生的一般金属矿山的测定,采空区中氡的析出是污染非铀矿山井下空气的主要原因。

  3.氡子体

  氡在连续衰变过程中形成一系列氡的子体,其中半衰期极短的那部分氡子体是极其细微的金属颗粒。

  氡是镭的衰变产物,氡(Rn)放出。射线后又连续衰变,最后形成铅206(Pb206)稳定为止。氡有八代子体,前4种子体的半衰期都比氡短,叫氡的短寿命子体;后几种的半衰期都比氡长,且含量极少,其放射性强度、粒子能量不超过总量的14%,在井下空气中对人的生理危害不甚显著。人吸入氡和氡子体后对人的内照射,主要是由氡的短寿命子体形成的,一般所谓氡子体是指前4种氡的短寿命子体而言。

  氡的半衰期为5510min,氡的4个短寿命子体半衰期分别为RaA(po218):3.05min;RaB.(Po214):26.8min;RaC(Bi214):19.7min;RaC‘(Po214):27.34min.

  氡及其子体大多是α放射性同位素,它们对人体的危害主要是由α粒子的内照射造成的。存在于矿体内的氡从岩矿暴露表面或采空区析出后,进入矿井空气之中。存在于矿内大气中的氡及其子体随同尘粒气溶胶一起被吸入人体内,构成了α射线内照射。

  氡子体的危害远远大于氡对人体的危害。直接从空气中吸入体内的氡,有90%在其衰变之前已被呼出;而吸入的氡子体只有40%被呼出,60%被滞留在机体内。氡进入体内进行放射性衰变,同时放出α粒子,造成内照射伤害。但是,氡的半衰期比较长,其辐射剂量不到氡子体剂量的1/20.

  氡子体对矿工的主要危害是损伤上呼吸道和肺,与呼吸性粉尘共同作用,加速尘肺病的发展,有可能导致肺癌。

  进入机内的氡,经肺部随血液循环分布全身,并不断衰变在体内产生氡子体;加上直接从空气中吸入的氡子体,两者共同作用。吸入机体内的氡子体,经肺及支气管时往往沉积于呼吸道里,而且直接吸入的氡子体量远比氡在人体内衰变时产生的氡子体量多。这些沉积在肺、支气管内的氡子体在它随着吐痰被排出之前,足以放出全部α潜能,造成机体损伤。此外,经调查吸烟与氡子体辐射有协同作用,在井下吸烟的矿工中,肺癌的发病率高。

  所谓氡子体与氡的放射性平衡,指的是氡衰变及其子体的积累,两浓度相等所需时间。由于氡子体半衰期很短,所以当氡涌入矿内大气时,它产生和积累氡子体的速度很快,即矿内大气中氡子体的浓度增长很快。纯氡进入矿内大气以后,假设产生的氡子体没有损失,那么大约经过3h,氡子体的浓度就与母体氡的浓度相等了,这个性质就叫氡子体与氡达到放射性平衡。吸人体内的氡与其子体,其放射性平衡与在矿内空气中的性质相同。

  在放射性平衡的状态下,空气中氡子体的浓度最高,吸人这样的空气对人体的危害最大。所以,排氡通风的着眼点,应是强力通风。在氡子体达到高浓度以前,将新鲜空气送到采掘工作地点,并将其及时排出,是防护氡子体辐射的有效方法。

  以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。

 

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    收录时间:2015年12月19日 03:34:19 来源:建设工程教育网 作者:匿名
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