第7章氡析出與氡傳播

1、緒論第1章礦 內(nèi) 空 氣第2章礦井空氣流動(dòng)基本理論第3章礦井通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)動(dòng)力第4章鈾礦山輻射危害與安全第5章輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)與礦井防氡指標(biāo)第6章氡來源及性質(zhì)第7章氡析出與氡傳播第8章排氡通風(fēng)與控氡技術(shù)第9章鈾礦井排氡通風(fēng)設(shè)計(jì)第10章氡測(cè)量和其他輻射測(cè)量方法第11章礦井通風(fēng)系統(tǒng)測(cè)定與評(píng)價(jià)第第7章氡析出與氡傳播章氡析出與氡傳播巖石中含有鐳,在衰變過程中不斷形成氡,這些氡的原子在變成鐳A之前不停地運(yùn)動(dòng),在巖體內(nèi)由一處傳播到另一處。而氡穿過巖石的表面進(jìn)入空氣,不過是氡在巖體內(nèi)傳播過程的一個(gè)結(jié)果。能夠析出放射性氣體的介質(zhì)稱為射氣介質(zhì)。氡的析出指氡穿過巖體表面進(jìn)入大氣的現(xiàn)象和過程。氡在射氣介質(zhì)中的傳播使氡按

2、一定規(guī)律分布于射氣介質(zhì)中,氡的這種分布與介質(zhì)為氡提供的運(yùn)移通道,促成氡遷移的動(dòng)力和空氣中氡濃度密切相關(guān)。氡在射氣介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)和遷移總是沿著一定的通道進(jìn)行的。從這個(gè)角度來看,射氣介質(zhì)可以分為兩大類,一類是無孔隙的射氣介質(zhì);另一類是有孔隙的射氣介質(zhì)。無孔隙的射氣介質(zhì)是完全均勻的介質(zhì),像晶體、液體、玻璃等。氡在這種介質(zhì)中以溶質(zhì)的形式存在,與介質(zhì)完全均勻地混合在一起,這時(shí)氡原子的運(yùn)動(dòng)直接受介質(zhì)分子的影響。例如空氣中的氡與水相接觸時(shí),氡首先穿過水面溶解到水里,然后再在水中傳播。溶解即是傳播的一種形式。與氡在空氣中的傳播相比,氡在無孔隙介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)是相當(dāng)困難的,氡幾乎不能穿過玻璃就是一個(gè)證明。7.1氡的運(yùn)

3、移通道氡的運(yùn)移通道有孔隙的射氣介質(zhì)實(shí)際上是由無孔隙的介質(zhì)顆粒組成的不均勻介質(zhì)。顆粒之間存在著大小不等,形狀各異的間隙,如果間隙中無充填物,就構(gòu)成了孔隙和裂隙。巖石、土壤、混凝土都是有孔隙的射氣介質(zhì),存在著或多或少的大小孔隙。氡在這些介質(zhì)中的傳播,實(shí)際上是在有孔隙和微裂隙組成的毛細(xì)管網(wǎng)中的傳播,能夠自由運(yùn)移的那一部分氡存在于介質(zhì)的孔隙和裂隙中,進(jìn)入孔隙和裂隙中的氡在鐳-226衰變產(chǎn)生的氡的總量中所占的比例便是射氣系數(shù)。如果介質(zhì)的孔隙和裂隙中充滿了空氣,則氡在其中的傳播實(shí)際上是在空氣中傳播。這些連通的孔隙和裂隙即為氡在巖體內(nèi)傳播的通道。氡的傳播與介質(zhì)的孔隙密切相關(guān),R.Thomp-kins曾對(duì)新墨

4、西哥砂巖和埃利奧特湖礫巖的氡析出率和孔隙度作了比較并指出,巖石的孔隙度是影響氡在巖石中傳播的重要因素。這兩種巖石的孔隙度、含鈾量和氡析出率列于表7.1。從表7.1看出,兩種巖石的鈾含量相差不多,而氡析出率相差兩個(gè)數(shù)量級(jí),且孔隙度大的巖石其氡析出率也大,這就在一定程度上反映了通道在氡遷移中的重要作用。但是,這并不意味著氡只能在通道中傳播,事實(shí)上某些無孔隙的介質(zhì)中也能傳播,如水是無孔隙介質(zhì),但氡在水中也能傳播,只不過傳播速度比空氣慢。氡在空氣中的擴(kuò)散速度為0.4610-3 cm/s,氡在水中的擴(kuò)散速度為4.1510-6 cm/s。7.2氡在巖體傳播的動(dòng)力氡在巖體傳播的動(dòng)力通道是巖石為氡的傳播提供的

5、條件,沒有這個(gè)條件,氡的傳播很困難。但是僅僅有通道還不能造成氡的傳播。當(dāng)既有了通道又有動(dòng)力時(shí),才能造成氡的傳播。促成氡在介質(zhì)中遷移傳播的動(dòng)力可分為兩種:一種是主動(dòng)力因素,即氡原子本身的熱運(yùn)動(dòng)造成的擴(kuò)散遷移傳播,可稱為主動(dòng)力因素;另一種是氡被流動(dòng)著的流體(氣體或液體)挾帶造成的滲流傳播,可稱為被動(dòng)動(dòng)力因素。氡在介質(zhì)中的傳播是促使氡傳播的動(dòng)力與介質(zhì)為這種傳播所提供的條件兩者的結(jié)合。由費(fèi)克第一擴(kuò)散定律可知,氡的擴(kuò)散遷移通量J1為: J1=-DgradC Bq/(scm2) (7.1)式中,gradC為沿ox方向的氡濃度梯度,Bq/cm4;D為氡在介質(zhì)中擴(kuò)散系數(shù),cm2/s;為巖石的孔隙度,無量綱。氡

6、的擴(kuò)散使氡由高濃度向低濃度處遷移,即促成氡的擴(kuò)散傳播的動(dòng)力因素是氡在介質(zhì)中的分布存在濃度梯度,如果氡的濃度分布十分均勻,不存在濃度梯度,即gradC=0,擴(kuò)散傳播的通量自然也為零,即J1=0,氡的擴(kuò)散傳播也就停止了。促使氡在介質(zhì)中傳播的另一被動(dòng)原因是含氡流體的流動(dòng)夾帶著氡由一處移往另一處。含氡流體的流動(dòng)所造成的氡的遷移通量J2為:J2=C v Bq/(scm2) (7.2)式中,C為流體中的氡濃度,Bq/cm3;v為流體的滲流速度,cm/s。如果所討論的射氣介質(zhì)本身就是流體,式(7.2)中的v就是射氣介質(zhì)本身的流動(dòng)速度。如果所討論的射氣介質(zhì)是多孔介質(zhì),v便是流體的滲流速度。在多孔介質(zhì)中所以會(huì)出

7、現(xiàn)滲流完全是由于存在有壓力梯度的緣故。壓力梯度使得流體由高壓力處流向低壓力處。當(dāng)壓力梯度不大,流體滲流速度也不很快的時(shí)候,滲流速度與壓力梯度之間的關(guān)系服從達(dá)西定律:v=-gradp cm/s (7.3)式中,gradp為沿ox方向的壓力梯度,dyn/cm3;k為介質(zhì)的滲透率,cm2;為流體的黏滯系數(shù),dyns/cm2;p為液體內(nèi)的壓力,dyn/cm2。如果滲流速度相當(dāng)大,則其應(yīng)按哲才公式計(jì)算:v=-kc (7.4)式中,kc為介質(zhì)紊流滲透系數(shù),cm/s。如果射氣介質(zhì)的孔隙中充滿了水,那么式(7.2)中的C便代表水中的氡濃度,式(7.3),(7.4)中的便代表水的黏滯系數(shù)。如果介質(zhì)孔隙中只有空氣

8、,則式(7.2)中的C便是氡的孔隙濃度,式(7.3)中的便是氣體的黏滯系數(shù)?？紫稘舛仁墙橘|(zhì)的孔隙中氡的濃度,無孔隙介質(zhì)中的氡濃度是體積濃度。如果把體積濃度的概念也應(yīng)用于有孔隙介質(zhì),那么,體積濃度與孔隙濃度之間應(yīng)有如下?lián)Q算關(guān)系:CT=CK (7.5)式中,CT為氡的體積濃度,Bq/cm3;CK為氡的孔隙濃度,Bq/cm3;為介質(zhì)的孔隙度。如果在某一介質(zhì)內(nèi)同時(shí)存在兩種氡的傳播動(dòng)力因素,則巖體表面的氡析出率為:J=J1+J2=-DgradC+Cv Bq/(scm2) (7.6)如果沒有空氣滲流,那么v=0,這時(shí)巖體表面的氡析出率就是純擴(kuò)散條件下的氡析出率:J=J1 Bq/(scm2) (7.7)如果

9、空氣滲流速度很大,氡的擴(kuò)散析出所起的作用可以忽略不計(jì),這時(shí)巖體表面的氡析出率為:J=J2 Bq/(scm2) (7.8)7.3均勻多孔介質(zhì)中氡的傳播方程均勻多孔介質(zhì)中氡的傳播方程所謂均勻多孔介質(zhì),指的是孔隙分布十分均勻的介質(zhì),即孔隙的大小、形狀、性質(zhì)、分布都是十分均勻的。這是把無孔隙介質(zhì)與有孔隙介質(zhì)綜合在一起而假設(shè)出來的理想介質(zhì),嚴(yán)格說來并不存在這種介質(zhì)。但是,當(dāng)我們所研究的射氣介質(zhì)體積相當(dāng)大,孔隙與顆粒都很小,分布又比較均勻時(shí),這種介質(zhì)就接近均勻多孔介質(zhì)了。事實(shí)上,研究地下空間氡析出時(shí)所遇到的射氣介質(zhì),其體積都是很大的,都可看作是均勻多孔介質(zhì)。 =DC-Cv-vC-C+a (7.9)式中,為

10、拉普算符; 為哈米爾頓算符;C=div-gradC; C=gradC;C為介質(zhì)中氡的孔隙濃度,Bq/cm3;為介質(zhì)的孔隙度;為氡的衰變常數(shù),1/s;a為介質(zhì)產(chǎn)生可移動(dòng)氡的能力,Bq/(scm3);D為氡在射氣介質(zhì)中的擴(kuò)散系數(shù),cm2/s;v為滲透速度,cm/s;t為時(shí)間,s。氡在均勻多孔介質(zhì)中傳播的一般方程為:1.穩(wěn)定條件下氡的傳播方程穩(wěn)定條件下氡的傳播方程所謂穩(wěn)定狀態(tài),指的是射氣介質(zhì)中氡的濃度分布不隨時(shí)間而變化,即=0。因此,穩(wěn)定狀態(tài)下氡的傳播方程為:DC-vC-(+v)C+a=0(7.10)符號(hào)意義同前。滲流速度為常數(shù)時(shí),氡的傳播達(dá)到穩(wěn)態(tài)。當(dāng)介質(zhì)中的滲流速度為常數(shù)時(shí),必有divv=0 ,這

11、時(shí),氡的穩(wěn)態(tài)傳播方程為:DC-vC-C+a=0 (7.11)3.空間坐標(biāo)為一維時(shí)氡的穩(wěn)態(tài)傳播方程空間坐標(biāo)為一維時(shí)氡的穩(wěn)態(tài)傳播方程一維條件是氡傳播的最簡(jiǎn)單情況,也是最常用的條件。在直角坐標(biāo)系中,方程為:2.氡的穩(wěn)態(tài)傳播方程氡的穩(wěn)態(tài)傳播方程D-v-C+a=0 (7.12)在圓柱坐標(biāo)系中方程為:D-C+a=0 (7.13)式中,r為圓柱坐標(biāo),cm;其余符號(hào)意義同前。 7.4.1半無限大射氣介質(zhì)中氡的傳播方程半無限大射氣介質(zhì)中氡的傳播方程只有一個(gè)暴露表面的半無限巖體,大地表面的氡析出問題就是氡在半無限大介質(zhì)中傳播的典型結(jié)果。巷道壁的氡析出基本上也近似半無限大的問題,半無限大介質(zhì)是一側(cè)有限另一側(cè)無限延展

12、的均勻多孔介質(zhì)。研究介質(zhì)中氡濃度的分布是研究介質(zhì)表面氡析出的基礎(chǔ)。氡析出的情況與氡濃度的分布緊密相關(guān),氡濃度分布的變化必然導(dǎo)致氡析出的變化。7.4半無限大射氣介質(zhì)中氡的傳播與氡的析出半無限大射氣介質(zhì)中氡的傳播與氡的析出假定半無限大介質(zhì)為均勻多孔介質(zhì),且介質(zhì)的孔隙度、含鈾品位、鈾鐳平衡系數(shù)、射氣系數(shù)、滲透率、氡在該介質(zhì)中的擴(kuò)散系數(shù)等皆為常數(shù),故此介質(zhì)產(chǎn)生可移動(dòng)氡的能力也為一常數(shù)。半無限大射氣介質(zhì)中氡傳播問題是一維問題。因?yàn)樵诜€(wěn)定狀態(tài)下,介質(zhì)中氡的濃度分布僅僅是距介質(zhì)表面深度的函數(shù),而在同一深度上各點(diǎn)的氡濃度是相等的。半無限大射氣介質(zhì)中氡的濃度分布計(jì)算坐標(biāo)如圖7.1所示。圖7.1半無限大射氣介質(zhì)的

13、計(jì)算坐標(biāo)垂直于介質(zhì)表面沿深度選取計(jì)算坐標(biāo),并令表面的內(nèi)法線方向?yàn)檎?那么,介質(zhì)中氡的孔隙濃度穩(wěn)定分布方程為:D -v-C+a=0 (7.14) 邊界條件:x=0處C=C0 x C 有界式中,C0為介質(zhì)外空間的氡濃度,Bq/cm3。方程(7.14)的解為:C=-exp Bq/cm3 (7.15)當(dāng)x時(shí),C趨近于,此即為介質(zhì)內(nèi)部的氡濃度的穩(wěn)定極限值。半無限大射氣介質(zhì)中氡的分布如圖7.2。 圖7.2不同C0值所對(duì)應(yīng)的介質(zhì)內(nèi)氡濃度分布7.4.2半無限大射氣介質(zhì)表面的氡析出半無限大射氣介質(zhì)表面的氡析出由式(7.6)可知介質(zhì)的氡析出率: J =J1+J2 一維條件下,J=-D+Cv(7.16)把式(7.1

14、5)代入式(7.16)得:J= -C0v (7.17)現(xiàn)討論C0對(duì)氡析出的影響。式(7.17)可改寫成:J=(-v) - (+v)C0 (7.18) 因?yàn)?v0,所以,無論滲流速度v在什么方向都有v0。這就意味著,對(duì)一定的射氣介質(zhì),當(dāng)滲流速度為一定值時(shí),介質(zhì)表面以外空間中氡濃度的上升必然導(dǎo)致介質(zhì)表面的氡析出率下降。當(dāng)C0= J=0當(dāng)C00當(dāng)C0 Jx0有方程:圖7.3覆蓋層計(jì)算坐標(biāo)D1-v-1C1+a1=0 (7.20)在覆蓋層中0 xx0 D2-v-2C2=0 (7.21)邊界條件:x C1=a1/1 x=0 C2=C0 x=x0 C2=C1 D1=D2 式中,C1為射氣介質(zhì)中氡的孔隙濃度,

15、Bq/cm3;C2為覆蓋層中氡的孔隙濃度,Bq/cm3;1為射氣介質(zhì)的孔隙度;2為覆蓋層的孔隙度;D1為氡在射氣介質(zhì)中的擴(kuò)散系數(shù),cm2/s;D2為氡在覆蓋層中的擴(kuò)散系數(shù),cm2/s;為氡的衰變常數(shù),1/s;v為射氣介質(zhì)和覆蓋層中的滲流速度,cm/s;x0為覆蓋層的厚度,cm;a1不射氣介質(zhì)產(chǎn)生可移動(dòng)氡的能力,Bq/(scm3)。C1=B1exp(-b1x)+a1/(1) Bq/cm3 x0 x (7.22)解方程(7.21)得覆蓋層中穩(wěn)定狀態(tài)下的氡濃度分布:C2=A2exp(b2x)+B2exp(-b2x) Bq/cm3 0 xx0 (7.26)在覆蓋層中:D2-C2=0 0 x0時(shí),隨著滲

16、流速度的增加,氡析出率逐漸變小;當(dāng)滲流速度很大,以至v2時(shí),-v 0,因而J0。反之,當(dāng)v2時(shí),氡的析出率為:J=va/ Bq/(cm2s) (7.46) 7.5.4有孔隙覆蓋層中滲流對(duì)氡析出的影響有孔隙覆蓋層中滲流對(duì)氡析出的影響前述式(7.25)為:J=2A2D2b2= Bq/(cm2s)如果用J表示覆蓋前射氣介質(zhì)暴露表面的氡析出率,那么式 (7.7),當(dāng)C0=0時(shí):J=(-v0) Bq/(cm2s) (7.47)式中,v0為覆蓋前射氣介質(zhì)內(nèi)的滲流速度,cm/s;其余符號(hào)意義同前。把式(7.25)與式(7.47)比較即可看出覆蓋層對(duì)介質(zhì)表面氡析出的影響,為了便于比較,可令:b10= 1/cm

17、把它代入(7.47)式,則:J=D1b10 Bq/(cm2s) (7.48)覆蓋層的防氡效率為:按定義=(1-J/J) (7.49)把式(7.25),(7.48)代入式(7.49),則:=1- (7.50)上式表現(xiàn)了射氣介質(zhì)表面被覆蓋前后滲流速度的變化對(duì)覆蓋層防氡效果的影響。這一影響具體表現(xiàn)在的變化上。= (7.51)這個(gè)比值取決于滲流速度的大小和方向。在射氣介質(zhì)表面加了覆蓋層以后,若壓力分布不發(fā)生變化,射氣介質(zhì)中滲流的方向就不會(huì)改變。但因受覆蓋層的影響,滲流速度肯定要發(fā)生變化,而且一定向降低滲流速度的方向變化,即0,v10,覆蓋的結(jié)果使v11,式(7.50)中第二項(xiàng)的值將因此增大,則值變小,

18、防氡效果受到損害。反之,當(dāng)v00,v10時(shí)滲流方向是流向射氣介質(zhì)表面的,覆蓋層使的結(jié)果導(dǎo)致0時(shí),v0,也就是說,當(dāng)介質(zhì)外部氣壓突然增高時(shí),引起的滲流方向與坐標(biāo)方向相同,是流向介質(zhì)內(nèi)部的滲流。當(dāng)P0時(shí),滲流速度v0,滲流是從介質(zhì)內(nèi)部流向外部。介質(zhì)內(nèi)的滲流率v也是隨深度的增大而迅速衰減。這表明:大氣壓力的波動(dòng)對(duì)介質(zhì)內(nèi)滲流速率的影響是限定在介質(zhì)的一定范圍內(nèi),而不是像穩(wěn)定滲流那樣作用于介質(zhì)的全部。當(dāng)然,對(duì)于不同的射氣介質(zhì)來說,由于其滲透率和導(dǎo)壓系數(shù)的不同,大氣壓力的波動(dòng)對(duì)介質(zhì)內(nèi)滲流速率的影響范圍也不同,因而對(duì)氡析出率的影響程度也不相同。由于大氣壓力的波動(dòng)具有周期性,所以滲流速度的變化相應(yīng)也具有周期性。

19、正弦函數(shù)sint的變化范圍是(-1+1),故氣體滲流的速率不僅在其大小上發(fā)生變化,且方向也是周期變化的。滲流速率的周期性變化必然導(dǎo)致它對(duì)氡析出率的影響也具有周期性。這就使得氡析出率在其他因素都固定不變時(shí)將隨著氣壓的周期性變化而變化。7.6風(fēng)流對(duì)氡析出的影響風(fēng)流對(duì)氡析出的影響隨著對(duì)放射性礦山通風(fēng)研究的深入,對(duì)礦井稀釋氡的風(fēng)流作用的認(rèn)識(shí)也在不斷深入。過去單純地被動(dòng)地認(rèn)為礦井風(fēng)流有稀釋礦井巖壁、采空區(qū)松散介質(zhì)析出的氡氣的作用。進(jìn)一步的研究表明,礦井風(fēng)流不但能稀釋其析出氡,也能直接對(duì)氡的析出發(fā)生影響。7.6.1地下工程風(fēng)流中的風(fēng)速地下工程風(fēng)流中的風(fēng)速地下工程內(nèi)流動(dòng)的空氣,由于受內(nèi)外摩擦力的影響,地下工

20、程巷道內(nèi)風(fēng)流的質(zhì)點(diǎn)一般都是有徑向脈動(dòng)速度分量和縱向脈動(dòng)速度分量,而兩則相加便是該質(zhì)點(diǎn)的流速。在巷道的同一斷面上無數(shù)質(zhì)點(diǎn)的流速就成了所謂斷面上風(fēng)流的速度分布。風(fēng)流中最大風(fēng)速vmax與斷面上平均風(fēng)速v的關(guān)系一般為:v=0.8vmax m/s (7.55)巷道斷面上風(fēng)速的分布有兩種:一是紊流,二是層流。見圖7.9。圖7.9紊流層流圖7.6.2地下工程風(fēng)流中氡濃度的變化對(duì)介質(zhì)氡析地下工程風(fēng)流中氡濃度的變化對(duì)介質(zhì)氡析出的影響出的影響在同一氡濃度條件下,地下工程巷道中風(fēng)流流量大,則風(fēng)流的稀釋能力大;在同一流量條件下,地下工程巷道中風(fēng)流的氡濃度越低,則風(fēng)流的稀釋能力越大,在同一巷道中風(fēng)量增加,則氡濃度降低,

21、巖石介質(zhì)中的氡濃度與風(fēng)流中氡濃度差增大,即濃度梯度增大,則氡的擴(kuò)散析出作用加強(qiáng),因而巖石介質(zhì)的氡析出率增加。對(duì)于一段地下巷道而言,其巷道中氡濃度的變化值在037 Bq/L左右,在這種條件下,由于巷道中風(fēng)量的增加風(fēng)流中氡濃度降低而引起氡析出率的變化是很小的。下面舉例說明。半無限大射氣介質(zhì)外部風(fēng)流中氡濃度的降低對(duì)其表面氡析出的影響。由式(7.18)知:J=(-v)-(+v)C0 當(dāng)v=0,則:J=a-C0 Bq/(cm2s) (7.56)若:D=0.02 cm2/s =0.493 a=2.5910-7 Bq/cm3 =2.110-6 1/s在不斷改變巷道通風(fēng)狀況條件下,巷道中的氡濃度值(C0)也在

22、不斷改變。則C0的變化對(duì)應(yīng)J的變化值列于表7.3。 表中C0值變化100倍,而J值才變化14.393.710-3 Bq/(cm2s)。因而,在一般情況下,由于稀釋風(fēng)流的變化而引起氡的擴(kuò)散析出的變化是很小的。這是風(fēng)流對(duì)氡析出影響作用的第一機(jī)理。7.6.3風(fēng)流能直接進(jìn)入孔隙介質(zhì)風(fēng)流能直接進(jìn)入孔隙介質(zhì) 地下巷道中的風(fēng)流,按傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)是不能直接進(jìn)入巷道壁內(nèi)的,所有的通風(fēng)教科書都認(rèn)為巷道壁面上的風(fēng)流風(fēng)速等于零,即有風(fēng)流流經(jīng)的介質(zhì)表面風(fēng)速為零。實(shí)驗(yàn)表明:風(fēng)流流經(jīng)有孔介質(zhì)表面時(shí),其表面風(fēng)速不等于零,有一小部分風(fēng)流能直接進(jìn)入孔隙介質(zhì)之中。進(jìn)入孔隙介質(zhì)之中的量與風(fēng)流流場(chǎng)的作用大小有關(guān),與介質(zhì)的孔隙度也有關(guān)。以下

23、介紹一個(gè)風(fēng)流能直接進(jìn)入孔隙介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。如圖7.10風(fēng)流從發(fā)煙管進(jìn)入,產(chǎn)生煙霧(冷煙),流過紗窗的空心,排入大氣,隨著流量Q的增加,開始,紗窗網(wǎng)中的煙霧從紗網(wǎng)孔進(jìn)入透明介質(zhì)的孔隙中,并隨后形成煙柱,并且,紗窗網(wǎng)孔空心中的空氣與介質(zhì)中的空氣交換也多。隨著風(fēng)流的增加,煙柱逐漸縮小,以致完全消失。同時(shí)紗窗網(wǎng)孔中的空氣與介質(zhì)中的空氣交換也消失。 圖7.10風(fēng)流進(jìn)入孔隙介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置7.6.4直接進(jìn)入孔隙介質(zhì)對(duì)其氡析出的影響直接進(jìn)入孔隙介質(zhì)對(duì)其氡析出的影響 流經(jīng)孔隙介質(zhì)表面的風(fēng)流,在風(fēng)流流場(chǎng)作用下,進(jìn)入了孔隙介質(zhì),并不斷交換,把介質(zhì)孔隙中的氡直接帶入風(fēng)流之中,引起介質(zhì)中氡的分布發(fā)生改變,圖7.11是無限延

24、展氡析出源中氡分布的實(shí)驗(yàn)曲線。圖7.11氡在介質(zhì)中的分布曲線由圖7.11可見,介質(zhì)孔隙中的氡在純擴(kuò)散條件下的靜態(tài)分布,曲線是對(duì)稱的(如曲線);而介質(zhì)孔隙中的氡在稀釋風(fēng)流作用下,曲線是不對(duì)稱的。具有稀釋風(fēng)流作用的一例,曲線出現(xiàn)了拐點(diǎn)(如曲線所描述),若加上滲流作用,整個(gè)曲線下降了,且曲線的拐點(diǎn)也更深入介質(zhì)內(nèi)部(如曲線,所描述)。由于氡分布曲線的變化,介質(zhì)表面氡析出率也發(fā)生了變化,這就是風(fēng)流對(duì)氡析出的作用機(jī)理。圖7.12是介質(zhì)表面氡析出率與風(fēng)流平均風(fēng)速的實(shí)驗(yàn)曲線。該曲線表明,隨著風(fēng)速的增加介質(zhì)表面的氡析出率增加,到一定程度后氡析出率反而下降,其拐點(diǎn)在風(fēng)速4 m/s時(shí)出現(xiàn)。圖7.12平均風(fēng)速與氡析出

25、率 7.7風(fēng)流中氡及其子體濃度的增長(zhǎng)風(fēng)流中氡及其子體濃度的增長(zhǎng)氡區(qū)別于其他有害因素的主要特點(diǎn)是它在逸出巖石以后會(huì)衰變成氡子體,顯現(xiàn)為井下空氣中氡子體濃度不斷增長(zhǎng),氡子體比氡更有害,我們之所以特別注意防氡,其主要原因是氡子體是由氡衰變而來的,只有把氡濃度控制在一個(gè)合適的濃度以下,氡子體的濃度才能得到可靠的控制。若想確定氡的控制濃度,顯然必須了解風(fēng)流中氡及其子體濃度的增長(zhǎng)過程。7.7.1風(fēng)流中氡濃度的增長(zhǎng)風(fēng)流中氡濃度的增長(zhǎng)1.巷道中氡濃度的增長(zhǎng)巷道中氡濃度的增長(zhǎng)假定巷道內(nèi)單位長(zhǎng)度上的氡析出量是均勻的,那么,在風(fēng)流穩(wěn)定的情況下,巷道內(nèi)各點(diǎn)的氡濃度為:C=C0exp+ Bq/L (7.57)式中,C0

26、為入風(fēng)氡濃度,Bq/L;為巖壁的氡析出率,Bq/(sm2);p為巷道斷面的周長(zhǎng),m;為氡的衰變常數(shù),1/s;S為巷道斷面面積,m2;v為風(fēng)速,m/s;X為從入風(fēng)口算起的坐標(biāo),m。由于的值很小,只有2.110-6 1/s,巷道風(fēng)路不可能很長(zhǎng),故exp1-X于是,式(7.57)變?yōu)?C=C0+10-3 Bq/L (7.58)式中,Q為風(fēng)量,Q=Sv,m3/s;其余符號(hào)意義同前。式(7.57)和式(7.58)比較,除了數(shù)學(xué)上的簡(jiǎn)化外,物理意義上也有了某些改變。式(7.57)考慮了氡的放射性衰變。這種衰變將造成氡濃度的降低。式(7.58)實(shí)際上是把這種衰變忽略了,其原因是這種衰變所造成的氡濃度損失極少

27、。在正常的礦井通風(fēng)條件下,很難測(cè)出這種損失,因此,它對(duì)礦井防氡來說是完全正當(dāng)?shù)?。值得注意的?式(7.58)中的第二項(xiàng)內(nèi)的乘積pX實(shí)際便是巖壁的表面積,我們便可聯(lián)想到它在測(cè)量表面氡析出時(shí)的應(yīng)用。2.硐室型通風(fēng)空間里氡濃度的變化硐室型通風(fēng)空間里氡濃度的變化硐室中風(fēng)流稀釋和排除氡的機(jī)理不一樣,它是以紊流擴(kuò)散的形式稀釋硐室內(nèi)的氡。排出的廢風(fēng)中的氡濃度等于硐室中的氡濃度,硐內(nèi)的氡濃度是比較均勻的。假如硐室內(nèi)的初始氡濃度為C0,那么,當(dāng)以某一穩(wěn)定的風(fēng)量通風(fēng)時(shí),硐室內(nèi)的氡濃度C的變化可用下式描述:C=+exp Bq/L (7.59)式中,R為硐室內(nèi)的氡析出量,Bq/s;為氡的衰變常數(shù),=2.110-6 1

28、/s;K為紊流擴(kuò)散系數(shù);Q為風(fēng)量,m3/s;t為通風(fēng)時(shí)間,s;C0為硐室內(nèi)的初始氡濃度,Bq/L;V為硐室的體積,m3。在礦山的實(shí)際條件下,只要值不特別小(不是通風(fēng)死角),都有VKQ這個(gè)條件,這樣,式(7.59)可簡(jiǎn)化為:C=10-3+exp (7.60)當(dāng)通風(fēng)時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí),硐室內(nèi)的氡濃度達(dá)到穩(wěn)定,這時(shí)的氡濃度為: C=10-3R/KQ Bq/L (7.61)7.7.2氡子體氡子體潛能的增長(zhǎng)潛能的增長(zhǎng)氡子體是重要的有害物,保證氡子體潛能不超標(biāo)是排氡通風(fēng)的一項(xiàng)重要任務(wù)。這里要特別指出的是,井下空氣中的氡子體是氡在空氣中衰變產(chǎn)生的,不是從巖石里逸出的。一般認(rèn)為,剛從巖石表面析出的氡中是不含子體的。

29、1.純氡中氡子體純氡中氡子體潛能的增長(zhǎng)潛能的增長(zhǎng)所謂純氡,并不是單指純凈的氡,而是指不含氡子體的含氡空氣,只不過是放射性方面的純凈罷了。氡子體的半衰期都比氡短得多,它們可以很快地生長(zhǎng)起來,而氡卻衰變得很少,即使把氡看作是不衰變的,其所造成的誤差也不超過4%,故在考慮純氡中氡子體潛能的增長(zhǎng)時(shí),經(jīng)常是把氡看作是不衰變的。氡子體潛能的增長(zhǎng)過程比較復(fù)雜,因?yàn)殡弊芋w包括按順序衰變的四種核素,相互制約,所以,這種增長(zhǎng)過程就很難用一個(gè)簡(jiǎn)單的表達(dá)式精確地反映這種增長(zhǎng)過程。不過,如果采取近似的辦法,還是可以用一個(gè)比較簡(jiǎn)單的表達(dá)式表示這種增長(zhǎng)的過程:E=1.281015C0(1-exp(-2.2310-4t) M

30、eV/L (7.62)式中,C0為氡濃度,Bq/L;t為氡子體的增長(zhǎng)時(shí)間,s。若氡濃度以3.7 kBq/m3為標(biāo)準(zhǔn)單位,潛能以工作水平為單位,那么:E=0.983C0(1-exp(-3.2310-4t) WL (7.63)2.風(fēng)流中氡子體風(fēng)流中氡子體潛能的增長(zhǎng)潛能的增長(zhǎng)(1)巷道氡子體潛能的增長(zhǎng)巷道中的氡子體潛能是很不均勻的,入風(fēng)口的潛能值最小,最大潛能值出現(xiàn)在巷道的末端,巷道中間則處于上述兩潛能值的中間。由于巷道里到處都有氡析出,故氡子體潛能在風(fēng)流運(yùn)動(dòng)過程中的增長(zhǎng)相當(dāng)復(fù)雜,正如純氡中氡子體潛能的增長(zhǎng)可以用一簡(jiǎn)化的近似表達(dá)一樣,巷道中的情況也可按此辦理,巷道內(nèi)的氡子體潛能為:E=3.25C(7

31、.64)式中,C為坐標(biāo)為X點(diǎn)的氡濃度,Bq/L;X為風(fēng)流在巷道中流過的距離,m;v為風(fēng)速,m/s。由式(7.58)知,當(dāng)入風(fēng)濃度為零,J為氡析出率,p為周長(zhǎng),X為長(zhǎng)度時(shí),C=10-3JpX/Q Bq/L故E=(X-3.10103v(1-exp(-3.2310-4)107 MeV/L (7.65)如令t=X/v,顯然,t便是風(fēng)在巷道內(nèi)流動(dòng)的時(shí)間,這時(shí),E=(t-3.10103(1-exp(-3.2310-4t)107 MeV/L即:E=(t-3.10103(1-exp(-3.2310-4t) MeV/L (7.66)如果用式(7.66)求巷道末端的氡子體潛能,體積V,那么,E=(t-3.1010

32、3(1-exp(-3.2310-4t) MeV/L (7.67)當(dāng)巷道不特別長(zhǎng),以至于能滿足2.2310-4t1時(shí),式(7.67)改寫成更簡(jiǎn)單的近似式:E=5 244Rv/Q2 MeV/L (7.68)E= MeV/L (7.69)式中,R為硐室的氡析出量,Bq/s;K為硐室的風(fēng)流紊流擴(kuò)散系數(shù);V為硐室的體積,m3;,A,B,C分別為氡、鐳A、鐳B、鐳C的衰變常數(shù),1/s;Q為風(fēng)量,m3/s。 硐室內(nèi)氡及其子體濃度都比較均勻,故其計(jì)算比較簡(jiǎn)單一些。在穩(wěn)定通風(fēng)條件下,入風(fēng)氡濃度為零,體積為V,硐室內(nèi)的氡子體潛能為:(2)硐室內(nèi)氡子體潛能在鈾礦通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算中,礦巖壁表面析出的氡量是根據(jù)氡析出率和射

33、氣面積計(jì)算的。因此射氣介質(zhì)表面的氡析出率是計(jì)算礦井氡析出量,設(shè)計(jì)排氡風(fēng)量和估計(jì)礦井氡危害的重要參數(shù)之一。目前確定射氣介質(zhì)表面氡析出率的最簡(jiǎn)便的方法是采用實(shí)測(cè)的方法。而實(shí)測(cè)方法的原理仍然與氡的析出緊密地聯(lián)系著。 7.8氡析出率的測(cè)定方法氡析出率的測(cè)定方法(1)射氣面積:指能夠析出放射性氣體氡的含鈾礦巖體暴露面積,單位為m2。(2)當(dāng)量射氣面積:是指將實(shí)際暴露面積換算為鈾品位為1%,鈾鐳平衡系數(shù)為1的射氣面積,單位為m21%。(3)氡析出率:指在單位時(shí)間里單位射氣面積上析出的氡氣量。其值等于射氣面積為1 m2的氡氣析出率,單位為Bq/(m2s)。7.8.1幾個(gè)基本概念幾個(gè)基本概念(4)單位當(dāng)量氡析

34、出率:是指在單位時(shí)間內(nèi)單位當(dāng)量射氣面積上析出的氡量。其值等于當(dāng)量射氣面積為1 m2時(shí)的氡氣析出量。單位為Bq/(sm21%)。前蘇聯(lián).薩爾特科夫等人1977年發(fā)表的鈾礦勘探開采中的輻射安全一書中,氡氣析出率引進(jìn)了射氣系數(shù)這一參數(shù),即采用了考慮射氣系數(shù)的單位當(dāng)量氡析出率(即單位當(dāng)量氡析出率射氣系數(shù))。同理,當(dāng)量射氣面積是考慮了射氣系數(shù)的當(dāng)量射氣面積。此外,在加拿大、法國(guó)等西方國(guó)家,在計(jì)算崩落礦堆氡析出量時(shí),采用了單位質(zhì)量礦石氡氣析出量系數(shù)f0,f0可按下式計(jì)算:f0=R/G Bq/(st) (7.70)式中,R為礦堆氡析出量,Bq/s;G為礦堆質(zhì)量,t。中國(guó)、前蘇聯(lián)等大多國(guó)家在計(jì)算礦堆析出氡量時(shí)

35、,直接根據(jù)礦石質(zhì)量,鈾品位等進(jìn)行計(jì)算,目前還未使用f0這一系數(shù)。7.8.2氡析出率測(cè)定方法分類氡析出率測(cè)定方法分類氡析出率現(xiàn)行測(cè)定方法都是通過收集由射氣介質(zhì)表面析出的氡來確定氡析出率的。但是,外界條件變化對(duì)氡析出率測(cè)定有影響,用不同方法測(cè)同一地點(diǎn)的氡析出率,會(huì)得到不同的結(jié)果。這就需要根據(jù)不同方法的特點(diǎn)加以歸納,以便在了解測(cè)定氡析出率方法的同時(shí),認(rèn)識(shí)不同方法實(shí)測(cè)結(jié)果所包含的不同意義。1.氡析出率測(cè)定方法分類依據(jù)氡析出率測(cè)定方法分類依據(jù)(1)按測(cè)定時(shí)是否需要通風(fēng)分類需要通風(fēng)的是動(dòng)態(tài)測(cè)量,不需要通風(fēng)的是靜態(tài)測(cè)量。動(dòng)態(tài)測(cè)量是根據(jù)穩(wěn)定通風(fēng)條件下出風(fēng)與入風(fēng)的氡濃度差和通風(fēng)量乘積來確定氡析出量,進(jìn)而計(jì)算出氡

36、析出率。靜態(tài)測(cè)量是根據(jù)測(cè)量積累空間內(nèi)氡濃度隨時(shí)間的增長(zhǎng),并根據(jù)氡的積累規(guī)律計(jì)算氡析出率。當(dāng)被測(cè)表面同時(shí)包括巷道(或采場(chǎng))、四壁(頂板、底板和巷道兩壁)稱為全巷法;被測(cè)表面僅為射氣壁(含頂板、底板)介質(zhì)表面極有限的一部分,稱局部法。把上述兩種分類方法綜合起來,就可以得到四種測(cè)定方法:全巷動(dòng)態(tài)法、全巷靜態(tài)法、局部動(dòng)態(tài)法、局部靜態(tài)法。目前這四種方法中,以全巷動(dòng)態(tài)法和局部靜態(tài)法應(yīng)用較多。(2)按被測(cè)表面的特征和條件分類由于測(cè)定的對(duì)象不同,上述四種方法測(cè)得的氡析出率也不同,因此在選擇測(cè)量方法時(shí),要認(rèn)真考慮每一種氡析出率測(cè)量方法的測(cè)量對(duì)象,然后再根據(jù)各種條件選擇不同的氡析出率測(cè)量方法。如通風(fēng)對(duì)氡析出有很大

37、的影響,有無通風(fēng)、風(fēng)量大小、通風(fēng)方式等均對(duì)氡析出率有影響,在某些條件下,這種影響甚至相當(dāng)強(qiáng)烈,從而造成動(dòng)態(tài)法與靜態(tài)法很不相同。測(cè)點(diǎn)的差異對(duì)氡析出率實(shí)測(cè)結(jié)果也會(huì)有很大的影響。巷道底板上免不了會(huì)掉有礦巖渣(松散介質(zhì)),而礦巖渣的氡析出肯定與巷道壁不同,即使巷道壁各點(diǎn)的氡析出率也不完全相同。全巷法測(cè)得的是一條巷道的平均氡析出率,局部法則只反映某一局部的情況。由此看出,影響測(cè)量結(jié)果的因素是比較多的,在選擇氡析出率測(cè)量方法時(shí),應(yīng)當(dāng)考慮這些影響。2.氡析出測(cè)定方法選擇氡析出測(cè)定方法選擇7.8.3全巷動(dòng)態(tài)法全巷動(dòng)態(tài)法用全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)量氡析出率,所選用的測(cè)量地點(diǎn)常是一段巷道。鈾礦山一般選擇穿脈或沿脈巷道,非鈾礦

38、山則選擇有代表性礦巖的巷道。1.全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)定基本原理全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)定基本原理假定所討論的通風(fēng)空間是一條斷面均勻、形狀規(guī)則的巷道,則該空間為巷道型空間。所謂巷道型是指風(fēng)流的流動(dòng)是有固定邊界的。其特點(diǎn)是空氣受邊界的限制而沿風(fēng)道方向流動(dòng)。如圖7.13,以巷道的中心線作為計(jì)算坐標(biāo)方向,那么在不考慮氡沿巷道縱向傳播時(shí),體積為dV的這一部分空氣中氡濃度的增長(zhǎng)方程為:圖7.13全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)點(diǎn)布置圖dV +eCdV=J10dV (7.71)式中,C為巷道中氡濃度,Bq/cm3;e為等效衰減系數(shù),1/s;J10為單位路程上最大的氡析出率,Bq/(scm);t為dV體積空氣由坐標(biāo)原點(diǎn)流過x路程所用的時(shí)間,s。如用

39、S(cm2)表示巷道截面積,那么:dV=Sdx于是上式可改寫為:+eC= (7.72)當(dāng)t=0時(shí),C=C0(坐標(biāo)原點(diǎn)的氡濃度),則方程的解為:C=(1-exp(-et)+C0exp(-et) Bq/cm3 (7.73)當(dāng)et=1時(shí),exp(-et)=1-et,上式近似為:C=+C0 (7.74)風(fēng)流在巷道流動(dòng)的時(shí)間為t=(s),v為巷道內(nèi)的平均風(fēng)速,單位為cm/s。若巷道斷面為S,則巷道的風(fēng)量為: Q=vS cm3/s于是:C1=+C0=+C0 (7.75)式中,R為測(cè)段的氡析出量,Bq/s;C1為測(cè)段面出風(fēng)氡濃度,Bq/cm3;C0為測(cè)段面入風(fēng)氡濃度,Bq/cm3;Q為測(cè)量時(shí)測(cè)段面通過的風(fēng)量

40、,cm3/s。若測(cè)段的氡僅來源于巷道四壁,測(cè)段內(nèi)沒有其他氡氣來源,測(cè)段的氡析出量R為:R=JS Bq/s (7.76)式中,J為射氣介質(zhì)表面的平均氡析出率;S為巷道四周的表面積。由此可得出:J=(C1-C0) (7.77)該式即為全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)氡析出率的計(jì)算公式。在使用全巷動(dòng)態(tài)法時(shí),應(yīng)考慮上述公式的假設(shè):(1)通風(fēng)量要求是穩(wěn)定的;(2)測(cè)點(diǎn)內(nèi)氡濃度分布應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)定的;(3)測(cè)點(diǎn)內(nèi)不應(yīng)有死角,也不應(yīng)有循環(huán)風(fēng)。2.全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)量巷道的選擇全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)量巷道的選擇依測(cè)量目的和對(duì)測(cè)量結(jié)果的精度要求而選定測(cè)量巷道。如測(cè)量的目的是為排氡通風(fēng)設(shè)計(jì)提供氡析出率參數(shù),可參考下列要求選擇:(1)被選作測(cè)段的巷道,其礦

41、體和圍巖的射氣性質(zhì)(孔隙度、含鈾品位、鈾鐳平衡系數(shù)、巖石和裂隙情況、含水情況等)應(yīng)對(duì)該礦有盡可能大一些的代表性。(2)測(cè)點(diǎn)所包括的礦體暴露面積應(yīng)盡量大一些,從而提高測(cè)量精度,最好當(dāng)量射氣面積在30 m2以上。(3)測(cè)段巷道應(yīng)有良好的通風(fēng)條件。測(cè)定前,巷道要預(yù)先通風(fēng),通風(fēng)時(shí)間不少于3小時(shí),且入風(fēng)的氡濃度要低,風(fēng)流的穩(wěn)定性要好,風(fēng)量可在較大范圍內(nèi)調(diào)整。(4)影響測(cè)點(diǎn)氡析出和通風(fēng)條件的因素要少。如巷道不得堆積礦石、廢石和雜物,不得有妨礙測(cè)點(diǎn)通風(fēng)的構(gòu)筑物,不應(yīng)有通風(fēng)死角。(5)測(cè)點(diǎn)要有良好的取樣和測(cè)量條件。 測(cè)段選定后,應(yīng)算出該巷道內(nèi)礦體的暴露面積和當(dāng)量射氣面積。3.全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)量操作全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)量操

42、作首先在被測(cè)巷道里確定氡取樣點(diǎn)和風(fēng)量測(cè)量點(diǎn)。圖7.14全巷動(dòng)態(tài)法取樣點(diǎn)布置(1)被測(cè)巷道有貫穿風(fēng)流通過時(shí),其測(cè)點(diǎn)布置如圖7.13所示。如果取樣點(diǎn)所包括的總暴露面積(頂、底板和兩壁)為S平方米,則貫穿巷道的平均氡析出率J為:J=(C1-C0) Bq/(sm2)(2)若被測(cè)巷道為一獨(dú)頭巷道時(shí),其測(cè)點(diǎn)布置如圖7.14所示。在這種情況下,必須注意局部風(fēng)筒漏風(fēng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,獨(dú)頭巷道的氡析出率為:J= Bq/(sm2) (7.78)式中,Cp為主巷氡濃度,Bq/cm3。4.全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)量注意事項(xiàng)全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)量注意事項(xiàng)(1)風(fēng)量測(cè)定在被測(cè)巷道找出一段標(biāo)準(zhǔn)斷面,測(cè)風(fēng)速3次,3次誤差小于3%,取其平均值作為

43、通過該巷道的風(fēng)速,然后乘以斷面面積即得風(fēng)量。如果入風(fēng)和出風(fēng)都測(cè)時(shí),其風(fēng)量取其兩者的平均值,入回風(fēng)測(cè)量誤差也應(yīng)在3%以內(nèi)。氡濃度取樣前后應(yīng)各測(cè)一次風(fēng)量,在氡析出率計(jì)算時(shí),應(yīng)取這兩次風(fēng)量的平均值,同時(shí)也可檢驗(yàn)被測(cè)巷道取樣前后風(fēng)流的穩(wěn)定性。測(cè)量誤差最小的合適風(fēng)量Q可按下式求出:Q= m3/s (7.79)式中,C,Q為分別為氡濃度和風(fēng)量測(cè)量誤差;R為氡析出量。(2)氡濃度取樣氡濃度取樣應(yīng)按入風(fēng)流至回風(fēng)流所需的時(shí)間分別進(jìn)行取樣,以使入回風(fēng)的空氣是近似同一空氣樣。為取樣準(zhǔn)確,最好在全斷面上按一定線路取集合樣,然后再將集合樣灌到取樣容器中。(3)測(cè)量時(shí)應(yīng)首先檢查測(cè)點(diǎn)是否達(dá)到了穩(wěn)定的通風(fēng)狀況,測(cè)量過程中人員

44、不要在被測(cè)巷道內(nèi)來回走動(dòng)。(4)氡析出率測(cè)定最好在一年四季各進(jìn)行一次測(cè)定。每次測(cè)定應(yīng)在不同通風(fēng)方式和通風(fēng)量下進(jìn)行多次測(cè)定,每次測(cè)定都必須詳細(xì)記錄測(cè)點(diǎn)的氣象條件和地面氣象條件(氣溫、氣壓和相對(duì)濕度)、通風(fēng)條件(風(fēng)速、風(fēng)壓)和巖石條件(性質(zhì)、掘進(jìn)開鑿的時(shí)間、地下水等情況),以對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行深入的分析。(5)靠近入風(fēng)流離地表近的被測(cè)巷道,要防止對(duì)流通風(fēng)的影響。5.全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)氡析出率的優(yōu)缺點(diǎn)全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)氡析出率的優(yōu)缺點(diǎn)(1)測(cè)量結(jié)果能夠充分如實(shí)地反映通風(fēng)條件對(duì)氡析出率的影響。(2)氣象條件對(duì)氡析出也有相當(dāng)明顯的影響,目前報(bào)道較多的是氣壓,故全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)量時(shí)必須全面記錄各種條件,并考慮大氣壓力變化的影

45、響。(3)全巷動(dòng)態(tài)法的缺點(diǎn)是它的靈敏度低,出入風(fēng)的氡濃度差不應(yīng)低于0.74 Bq/cm3,風(fēng)速應(yīng)不低于0.12 m/s。全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)量結(jié)果應(yīng)當(dāng)給出在=0.05水平上顯著的回歸方程,并給出剩余標(biāo)準(zhǔn)離差。如對(duì)某礦實(shí)測(cè)求出的回歸方程為:J=a+bv-cp Bq/(sm2) (7.80)式中,a,b,c為回歸方程的回歸常數(shù);v為風(fēng)速,m/s;p為測(cè)點(diǎn)氣壓與平均氣壓之差,Pa。按當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)(站)的觀測(cè)資料確定計(jì)算使用的最大氣壓波動(dòng)幅度-p,按礦山實(shí)測(cè)資料確定最常用的風(fēng)速v0,考慮到剩余標(biāo)準(zhǔn)離差為s,于是氡析出率可選用下式計(jì)算:6.全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)量結(jié)果的使用全巷動(dòng)態(tài)法測(cè)量結(jié)果的使用J=a+bv0+cp+2s

46、 Bq/(m2s) (7.81)這樣選定的氡析出率從安全防護(hù)的角度出發(fā),有較大的把握性。7.8.4局部靜態(tài)法局部靜態(tài)法 在巖礦體暴露表面上,扣上一個(gè)用不透氣材料(鍍鋅鐵皮)做成的積累箱,箱子與巖礦體表面接觸的邊緣部分用密閉材料(如膠泥、濕黏土等)仔細(xì)密封,構(gòu)成了積累空間。積累箱上留有氡氣取樣口和進(jìn)氣口。圖7.15是局部靜態(tài)法測(cè)量裝置的示意圖。測(cè)量裝置安裝完畢后,即從取樣口取第一個(gè)樣品,代表積累空間的初始氡濃度C1(Bq/L)。并開始計(jì)積累時(shí)間,以后每隔相同時(shí)間取一個(gè)樣品,分別代表經(jīng)t間隔時(shí)間后積累空間氡濃度C2和經(jīng)2t后積累箱內(nèi)氡濃度C3。圖7.15局部靜態(tài)法測(cè)量裝置的示意圖若積累空間體積為V

47、(m3),被測(cè)面積為S(m2),則氡析出率為:J= Bq/(m2s) (7.82)式中參數(shù)K是與巖石條件、密封質(zhì)量和取樣間隔時(shí)間有關(guān)的常數(shù)。在仔細(xì)密封的條件下可按表7.4所列數(shù)值選取。 當(dāng)巖體裂隙不發(fā)育,而且初始氡濃度很低時(shí),測(cè)量工作可以簡(jiǎn)化。這時(shí),只需取兩個(gè)樣品即可確定氡析出率,其計(jì)算式為:J= Bq/(m2s) (7.83)局部靜態(tài)法操作要點(diǎn):(1)積累箱的關(guān)鍵尺寸是它的高度。為了保證箱內(nèi)氡濃度沿高度變化小,高度不宜太高。一般以小于10 cm為好。超過25 cm時(shí),箱內(nèi)應(yīng)加攪拌裝置。(2)每次取樣量應(yīng)能代表箱內(nèi)積累的平均氡濃度,但又不應(yīng)影響取樣部位氡濃度的正常增長(zhǎng)。故取樣以積累空間體積的5

48、% 10%為好。(3)取樣間隔時(shí)間不宜過長(zhǎng),特別是對(duì)孔隙度大,裂隙發(fā)育的巖體,取樣間隔時(shí)間不應(yīng)大于1 h。(4)初始濃度不宜過高,否則將增大測(cè)量誤差。考慮到氡的最大允許濃度,初始氡濃度應(yīng)不大于3.7 Bq/L。(5)積累箱與巖石表面接觸的邊緣部分要進(jìn)行仔細(xì)的密封。7.8.5全巷靜態(tài)法全巷靜態(tài)法以一段被密閉的巷道作為被測(cè)空間,根據(jù)其中平均氡濃度的增長(zhǎng)確定氡析出率的測(cè)定方法叫做全巷靜態(tài)法。由于積累空間的體積較大,其中的氡濃度就不均勻,需要在不同的位置上取樣。按其平均值計(jì)算平均氡濃度。取樣時(shí),人可以進(jìn)入被測(cè)空間?？紤]到氡濃度較高,應(yīng)安設(shè)取樣管道。如圖7.16所示。圖7.16全巷靜態(tài)法的測(cè)點(diǎn)布置圖在被測(cè)巷道密閉前,應(yīng)以足夠的風(fēng)量通風(fēng),使密閉區(qū)內(nèi)氡的初始濃度盡可能低一些。通風(fēng)結(jié)束后,即將被測(cè)巷道密閉,并由取樣管取樣,其平均值即為被測(cè)巷道的初始平均氡濃度C0 Bq/m3,并開始計(jì)算累積時(shí)間。若經(jīng)t分鐘后最終平均氡