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章氡測量和其他輻射測量方法第11章礦井通風(fēng)系統(tǒng)測定與評價(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,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氡析出的影響有孔隙覆蓋層中滲流對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;其余符號意義同前。把式(7.25)與式(7.47)比較即可看出覆蓋層對介質(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)對介質(zhì)內(nèi)滲流速率的影響范圍也不同,因而對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)流對氡析出的影響風(fēng)流對氡析出的影響隨著對放射性礦山通風(fēng)研究的深入,對礦井稀釋氡的風(fēng)流作用的認(rèn)識也在不斷深入。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介質(zhì)氡析地下工程風(fēng)流中氡濃度的變化對介質(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)對其氡析出的影響直接進(jìn)入孔隙介質(zhì)對其氡析出的影響 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風(fēng)流中氡及其子體濃度的增長氡區(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,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過程。7.7.1風(fēng)流中氡濃度的增長風(fēng)流中氡濃度的增長1.巷道中氡濃度的增長巷道中氡濃度的增長假定巷道內(nèi)單位長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,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,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;其余符號意義同前。式(7.57)和式(7.58)比較,除了數(shù)學(xué)上的簡化外,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,很難測出這種損失,因此,它對礦井防氡來說是完全正當(dāng)?shù)摹Ｖ档米⒁獾氖?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)可簡化為:C=10-3+exp (7.60)當(dāng)通風(fēng)時(shí)間足夠長時(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潛能的增長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潛能的增長所謂純氡,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時(shí),經(jīng)常是把氡看作是不衰變的。氡子體潛能的增長過程比較復(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,這種增長過程就很難用一個(gè)簡單的表達(dá)式精確地反映這種增長過程。不過,如果采取近似的辦法,還是可以用一個(gè)比較簡單的表達(dá)式表示這種增長的過程: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潛能的增長(1)巷道氡子體潛能的增長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)過程中的增長相當(dāng)復(fù)雜,正如純氡中氡子體潛能的增長可以用一簡化的近似表達(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,X為長度時(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,以至于能滿足2.2310-4t1時(shí),式(7.67)改寫成更簡單的近似式: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便的方法是采用實(shí)測的方法。而實(shí)測方法的原理仍然與氡的析出緊密地聯(lián)系著。 7.8氡析出率的測定方法氡析出率的測定方法(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、法國等西方國家,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、前蘇聯(lián)等大多國家在計(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氡析出率測定方法分類氡析出率測定方法分類氡析出率現(xiàn)行測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,外界條件變化對氡析出率測定有影響,用不同方法測同一地點(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,以便在了解測定氡析出率方法的同時(shí),認(rèn)識不同方法實(shí)測結(jié)果所包含的不同意義。1.氡析出率測定方法分類依據(jù)氡析出率測定方法分類依據(jù)(1)按測定時(shí)是否需要通風(fēng)分類需要通風(fēng)的是動(dòng)態(tài)測量,不需要通風(fēng)的是靜態(tài)測量。動(dòng)態(tài)測量是根據(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)測量是根據(jù)測量積累空間內(nèi)氡濃度隨時(shí)間的增長,并根據(jù)氡的積累規(guī)律計(jì)算氡析出率。當(dāng)被測表面同時(shí)包括巷道(或采場)、四壁(頂板、底板和巷道兩壁)稱為全巷法;被測表面僅為射氣壁(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)按被測表面的特征和條件分類由于測定的對象不同,上述四種方法測得的氡析出率也不同,因此在選擇測量方法時(shí),要認(rèn)真考慮每一種氡析出率測量方法的測量對象,然后再根據(jù)各種條件選擇不同的氡析出率測量方法。如通風(fēng)對氡析出有很大

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。測點(diǎn)的差異對氡析出率實(shí)測結(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,影響測量結(jié)果的因素是比較多的,在選擇氡析出率測量方法時(shí),應(yīng)當(dāng)考慮這些影響。2.氡析出測定方法選擇氡析出測定方法選擇7.8.3全巷動(dòng)態(tài)法全巷動(dòng)態(tài)法用全巷動(dòng)態(tài)法測量氡析出率,所選用的測量地點(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)法測定基本原理全巷動(dòng)態(tài)法測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方程為:圖7.13全巷動(dòng)態(tài)法測點(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為測段的氡析出量,Bq/s;C1為測段面出風(fēng)氡濃度,Bq/cm3;C0為測段面入風(fēng)氡濃度,Bq/cm3;Q為測量時(shí)測段面通過的風(fēng)量

40、,cm3/s。若測段的氡僅來源于巷道四壁,測段內(nèi)沒有其他氡氣來源,測段的氡析出量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)測點(diǎn)內(nèi)氡濃度分布應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)定的;(3)測點(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)法測量巷道的選擇全巷動(dòng)態(tài)法測量巷道的選擇依測量目的和對測量結(jié)果的精度要求而選定測量巷道。如測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)對該礦有盡可能大一些的代表性。(2)測點(diǎn)所包括的礦體暴露面積應(yīng)盡量大一些,從而提高測量精度,最好當(dāng)量射氣面積在30 m2以上。(3)測段巷道應(yīng)有良好的通風(fēng)條件。測定前,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,不得有妨礙測點(diǎn)通風(fēng)的構(gòu)筑物,不應(yīng)有通風(fēng)死角。(5)測點(diǎn)要有良好的取樣和測量條件。 測段選定后,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)法測量操作全巷動(dòng)態(tài)法測量操

42、作首先在被測巷道里確定氡取樣點(diǎn)和風(fēng)量測量點(diǎn)。圖7.14全巷動(dòng)態(tài)法取樣點(diǎn)布置(1)被測巷道有貫穿風(fēng)流通過時(shí),其測點(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)若被測巷道為一獨(dú)頭巷道時(shí),其測點(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)對測量結(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)法測量注意事項(xiàng)全巷動(dòng)態(tài)法測量注意事項(xiàng)(1)風(fēng)量測定在被測巷道找出一段標(biāo)準(zhǔn)斷面,測風(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)都測時(shí),其風(fēng)量取其兩者的平均值,入回風(fēng)測量誤差也應(yīng)在3%以內(nèi)。氡濃度取樣前后應(yīng)各測一次風(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)被測巷道取樣前后風(fēng)流的穩(wěn)定性。測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)測量時(shí)應(yīng)首先檢查測點(diǎn)是否達(dá)到了穩(wěn)定的通風(fēng)狀況,測量過程中人員

44、不要在被測巷道內(nèi)來回走動(dòng)。(4)氡析出率測定最好在一年四季各進(jìn)行一次測定。每次測定應(yīng)在不同通風(fēng)方式和通風(fēng)量下進(jìn)行多次測定,每次測定都必須詳細(xì)記錄測點(diǎn)的氣象條件和地面氣象條件(氣溫、氣壓和相對濕度)、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),以對測量結(jié)果進(jìn)行深入的分析。(5)靠近入風(fēng)流離地表近的被測巷道,要防止對流通風(fēng)的影響。5.全巷動(dòng)態(tài)法測氡析出率的優(yōu)缺點(diǎn)全巷動(dòng)態(tài)法測氡析出率的優(yōu)缺點(diǎn)(1)測量結(jié)果能夠充分如實(shí)地反映通風(fēng)條件對氡析出率的影響。(2)氣象條件對氡析出也有相當(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。如對某礦實(shí)測求出的回歸方程為: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為測點(diǎn)氣壓與平均氣壓之差,Pa。按當(dāng)?shù)貧庀笈_(站)的觀測資料確定計(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)法測量結(jié)果的使用全巷動(dòng)態(tài)法測量結(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)法測量裝置的示意圖。測量裝置安裝完畢后,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)法測量裝置的示意圖若積累空間體積為V

47、(m3),被測面積為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),測量工作可以簡化。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。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,特別是對孔隙度大,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,否則將增大測量誤差?？紤]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空間,根據(jù)其中平均氡濃度的增長確定氡析出率的測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)法的測點(diǎn)布置圖在被測巷道密閉前,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,即將被測巷道密閉,并由取樣管取樣,其平均值即為被測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