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非铀矿山地下坑道中放射性核素监测和γ辐射测量方法的研究及应用

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28・ 四川有色金属 ・Sichuan Nonferrous Metals 2015年09月 文章编号:1006—4079(2015)03—0028—04 非铀矿山地下坑道中放射性核素监测和^y辐射测量 方法的研究及应用 汪清浩,贾西平,匡载斌 (四川省核工业地质局二八三 大队,四川达州 635000) 摘要:放射性核素监测及 总量测量,是环境评价中判定天然放射性辐射水平的一项重要工 作,本文通过便携式微机多道^y能谱测量钗及数字 辐 ̄,fu,.x ̄-O-肃省某金矿地下坑道中进行测 量,结果表明,在地下坑道中,-y能谱仪测量经修正消除立体角影响后得出矿区地下坑道中K的平 均含量为2-08%,u的平均含量在2.23g/t,Th@平均含量在15.89g/t,与地表测得数据基本一致;而坑 道中两种规格的穿脉 总量分别为45uR/h、32uR/h,高于地表 总量平均值。 关键词: 能谱测量;放射性核素; 总量测量;立体角 中图分类号:X837 文献标志码:A The Research and Application of the Radionuclide Monitoring and the Gamma Radiation Measuring MethodintheTunneloftheUraniumDeposit WANG Qinghao,JIA Xiping,KUANG Zaibin /'he N0.283 Brigade ofSichuan Nuclear Geology Bureau,Dazhou 635000,China) Abstract:The radionuclide monitoring and the total gamma measurement is important works for the determining of the natural radioactive radiation level in the environmental evaluation,in this pape ̄the results of the measuring in the underground tunnels of the gold deposit in Gansu province by the portable computer muhichannel gamma energy spectrum measurement insturment and the digital gamma radiation meter,show that in the underground tunnels,the gamma spectrometer measurement as amended after the elimination of the influence of solid angle of mining area underground tunnel show that the average conten of K is 2.08%,the average content of U is 2.23 the average content of Th iS 1 5.89 to the surface of the measured data are basically identical;And the amount of two specifications of the wear of arteries and veins gamma tunnel respectively 45uR/h and 32uR/h,are higher than the average total surface gamma. Key words:Gamma spectrometry;radionuclide;total gamma measurement;solid angle 天然放射f生辐射来源于外层空间的宇宙射线和 以铀系、钍系、锕系为主的放射f生核素广泛分布 地壳中放射性物质产生的放射性辐射,天然放射性 在地壳上,而我国的一些非铀矿山、矿井,如煤矿、金 辐射又分为内照射和外照射,外照射是天然放射性 属矿和非金属矿中同样存在铀、钍放射I生核素。一般 物质在人体外对人体的辐射,外照射主要射线是p射 情况下非铀矿山井下矿岩中的铀、钍含量常常高于 线和 射线;以 射线为主;内照射是放射性物质在 地壳中的平均值,局部地方甚至接近和超过铀矿开 人体内部发生放射性衰变引起的照射,内照射的主 采工业的边界品位 。因此及时对非铀矿井中的放射 要射线是 和p射线,以 射线为主[”。 性核素含量及诵 射强度进行监测,并提出可靠的防 作者简介:汪清浩(1987-),男,硕士。主要从事铀矿勘查及矿山维护工作。 第3期 非铀矿山地下坑道中放射性核素监测和 辐射测量方法的研究及应用 ・29・ 护措施,对减少矿产开发中的放射性职业危害极为 重要。 本文通过对甘肃省某金矿坑道中放射性监测, 探讨了地下坑道中放射性核素及 辐射强度的测量 方法,并提出了有效的防护措施。 1矿区地质特征 矿区内海拔在1764m-2435m,相对高差671m, 区内属陛温带季 L气候,具有纬度和垂曲 滞陛, 据文县气象站资料,年平均降水量为354.3mm,年平 均气温15.3 ̄C,无霜期为265天,冰冻期为11月至翌年 3月,冻土厚度在0.40m以上。区域内局部地段重力侵 蚀活跃,多易形成地震、崩塌、滑坡、泥石流等地质灾 害,造成水土流失口]。 矿区内地形复杂,地表切割大,沟深坡陡,沟谷 一般呈“V”字型,属于构造侵蚀为主的高中山地貌 区。植被大多为灌木丛和茅草。区内出露地层主要为 第四系和泥盆系三河口组。岩』生主要为千枚岩、灰岩 及少量斜长花岗斑岩、砾岩等,第四系覆盖较广,主 要表观为黄土及千枚岩、灰岩等残坡积物。地下坑道 中地质条件简单,主要岩l生为千枚岩,其次含有少量 的斜长花岗斑岩,坑道中无断层及褶皱等构造。 2样品采集及分析 为了解地下坑道中主要岩l生的放射性元素含量 及其放射陛比活度,对坑道中6+gg脉的主要岩石进 行了采样分析,采集的岩石为千枚岩、斜长花岗斑 岩。样品采集重量均大于1千克,采样时记录采样点 在穿脉的位置、岩『生及地层,采集的样品用封口塑料 带做密封保存。 样品制作及分析:将样品碾碎,磨细至粒径0mm一 10mm的粒度,取大约250克样品放人样品盒中密封 保存15天,等样品放射性衰变平衡以后,以GBW(E) 0400 1 5(TRH)为标样,采用HPGe多道 能谱分析仪进 行测量,直接测量U、rI’}l、K的含量及 0l(238U、 z叩h比 活度,其中样品和标样的测量时间为3小时,空白样 测量时间为8tl,时。各岩石测量结果见表1。 由于花岗岩属于酸性岩浆岩,千枚岩属于变质 岩,放射性元素在酸性岩浆岩中的含量一般都高于 变质岩,而表l中的测量结果也显示坑道中花岗岩的 放射 :元素K、U、Th含量及其比活度要略高于千枚岩。 表1岩石样品K、U、Th含量及比活度测量结果 Tab.1 the test results of the content and the specific activity of K,U and Th in the rock smple 岩石 K U rrh  ̄ ̄K(Bq/ I'Il 名称 (%) (g/t) (g/t) Kg) (Bq/Kg) (Bq/Kg) 斜长花 4.79 ̄ 5.93 ̄ 32.60± 1263.7 85.9± 37.6± 岗斑岩 0-36 O.50 3.78  ̄95.2 12.8 4.6 千枚岩 2.64 ̄ 5.54 ̄ 14.74 ̄ 800.1± 68.9± l1.1± 0.20 0.47 O.33 60_3 10-2 1.4 3坑道 能谱及^y总量测量方法 在坑道中进行放射陛强度测量时,对于选定的6 个穿脉分别进行了^y总量测量及^y能谱测量,用于监 测穿脉中侑射强度及矿体及围岩中的K、u、Th含量。 在测量过程中,用长皮尺测量找点,实行单点测量。 对于非矿脉部 lJ. 间距为40m,对于矿脉段部位加 密到每10In一点。 ^y总量测量采用成都微子科技有限公司生产的 IED-100 义,在5号 雷源E进f 定及稳定眭 检测,测量结果符合《地面 总量测量规范(EJ T 83 1— 94)》Ⅲ。测量时将仪器提高到坑道的半高宽处,设置 每次测量时间为15O秒,3次测量后取平均值作为该 点的最终值。 ^y能谱测量采用重庆地质仪器厂的IED一3000A 型便携式微机多道 能谱仪,测量前,先在标准模型 (本底模型、u模型、Th模型、K模型和混合模型)进行 标定及稳定性检测,检测结果均符合《地面 能谱测 量技术规范(Dz,】『0205—1999)} ̄37的要求。测量时仪 器探头平放地面,设置每次测量时间为15O秒,3次 测量后取平均值作为该点的最终值。 4数据处理及分析 由于坑道中不同穿脉的空间展布不同, 能谱测 量标定环境与测量环境不同,所以本文对 能谱测量 的数据进行了修正,并将各坑道穿脉的高宽、K、u、Th 含量及 总量统计如下: 在 总量测量中,坑道穿脉虽然封闭,但不影响 测量环境,因此本文认为对于^y总量测得的数据无需 矫正,通过对比表2一表8oe两种规格的穿脉 总量测 量数据,发现穿脉越小,^y总量越高,坑道穿脉,^y总量 ・30・ 非铀矿山地下坑道中放射性核素监测和 辐射测量方法的研究及应用 第3期 表2一号坑道CMO0数据统计结果 Tab.2 The statistical results of the data of the No.1 tunnel CM00 穿脉高 2.1m 穿脉宽 2.2m 项目 K U K修正 U修正 修正 总量 (%) ( ) (g/t) 值(%) 值(g/t) 值(g/t1 (^y) 最大值 4.18 6.08 39.11 2_3 3.1 18.6 48.97 最小值 2.41 2.28 28.81 1.4 1.5 8.6 40.64 平均值 3.44 4.49 32.57 1.87 2.13 15.28 44.11 标准偏差 0.66 1.44 4 0-38 O.56 3.63 2.83 表3一号坑道CM041数据统计表 Tab.3 The statistical results ofthe data ofthe No.1 tunnel CM041 穿脉高 1.9m 穿脉宽 2.1m 项目 K U Th K修正 U修正 Th修正 总量 (%) ( ) (g,t) 值(%) 值( t) 值(g/t) ( ) 最大值 4.98 6.76 38.75 2.7 3.2 22.7 49.71 最小值 3.98 4-31 22.57 1.7 1.5 1O_3 45.17 平均值 4.47 5.64 32.24 2.23 2-35 16.45 47.58 标准偏差 O.38 0.84 5.95 O-37 O.59 3.94 1.37 表4三号坑道CM1 1N数据统计表 Tab.4 The statistical results of the data of the No.3 tunnel CM l 1 N 穿脉高 2.0m 穿脉宽 2.0m 项目 K U Th K修正 U修正 Th修正 总量 (%) ( ) (g/t) 值(%) 值(g/t) 值(g/t1 (一y) 最大值 4.76 8.97 21.01 2.5 3.1 18.5 49.53 最小值 3-36 7.07 1O_33 1.4 1.6 1O.6 40.16 平均值 4.22 7.94 l5-31 1.9 2.25 14 45_38 标准偏差 0.61 O.88 5.64 0.54 0.69 3.29 4.28 注:穿脉CM11N实际为穿脉CM11的北端 表5三号坑道CM l1数据统计表 Tab.5 The statistical resuhs ofthe data ofthe No.3 tunnel CM1 1 穿脉高 4.3m 穿脉宽 4.0m 项目 K(%) U(g/t) Th(g/t) 值(K修正 U修正 Th修正 总量 %) 值(g/t) 值(g/t) ) 最大值 4.19 8.78 33.41 2.7 3 21.8 34.23 最小值 2-55 7.43 5.76 1.6 1.4 11_5 27.56 平均值 3.14 8.o9 17.05 2.1 2.26 15.93 30.27 标准偏差 O.57 O.5l 11.9 O-37 O.57 3.61 2.45 表6三号坑道CM213数据统计表 Tab.6 The statistical results of the data of the No.3 tunnel CM213 穿脉高 4.3m 穿脉宽 4.0m 项目 K U rI’h K修正 U修正 Th修正 总量 (%) ( ) (g/t) 值(%) 值(g/t) 值(g/t) (一y) 最大值 3.94 5.8 36.67 3 3.8 19.5 40.68 最小值 1.17 2.14 I8.59 1.4 1.6 10-2 28.55 平均值 2.61 4.38 24.79 2.06 2.45 14.68 32.02 标准偏差 O.57 0.92 4.21 0_37 0.5 2.53 2.56 表7四号坑道CM(M1数据统计表 Tah7 The statistical results of the data of the No.4 tunnel CM041 穿脉高 1.9m 穿脉宽 1.8m 项目 K U Th K修正 U修正 Th修正 总量 (%) (g,t) (g/t) 值(%) 值( t) 值(g/t) ( ) 最大值 5.12 12.52 39.41 2.5 3 22.5 52.69 最小值 2.O1 6.84 21.57 2 1.5 14.1 39.15 平均值 4.05 9.18 30.3 2.2 2.27 l7.25 46.2 标准偏差 1.16 2.04 6.74 0.21 0.54 3.47 5.17 表8四号坑道CM174数据统计表 Tab.8 The statistical results of the data of the No.4 tunnel CM174 穿脉高 4.3m 穿脉宽 4.0m 项目 K U Th K修正 U修正 Th修正 总量 (%) ( ) ( ) 值(%) 值(g/t1 值(g/t) (一y) 最大值 3.45 4.52 32.83 2.9 2.5 24.7 36-22 最小值 2.O2 0.46 22-28 1.7 1.2 l1.1 29.3l 平均值 2.87 3.09 26.82 2-23 1.93 17.67 32-39 标准偏差 0.4 1-23 3.99 0.38 0.55 4.24 2.62 反而越小,相同规格的穿脉^y总量测量结果基本相同。 而经统计坑道中两种规格的穿脉^y总量平均值分别 为45uR/h、32uR/h,对比地表^y总量平均值23.44uR/h, 可以发现坑道中 总量值还是要高于地面。 从匕表2-表8中可以看出,CMOO,CM051,CM11N、 CM041四条穿脉的规格基本相同,而CM1 1、CM213、 CM174穿脉的规格基本相同,后者的高宽几乎是前者 的两倍,而CM11、CM213、CM174的测(下转第39页) 第3期 四川拉拉铜矿矿石特征研究及其意义 ・39・ 变质作用对早期形成的含矿建造进行了初步改造; 具有包含变晶结构、骸晶结构、胶体变晶结构、环带 状生长结构、包溶结构、毡状变晶结构以及角砾状构 造、浸染状构造、脉状构造、细脉状一网脉状构造则 表明了在区域变质作用的后期形成的变质热液对早 期形成的含矿建造进行了进一步叠加改造,使之富 集成矿。 MnO)按单位量换算投于其成因图解中,所投点基本 位于沉积变质型磁铁矿区。 综上,矿石的结构、构造,矿石中黄铁矿、磁铁矿 等主要矿物的化学成分以及矿石的化学成分等特征 均在一定程度上反映了拉拉铜矿为火山一沉积变质 成因。 矿石化学成分中P、REE、Nb、Ta各元素的含量均 较高,表明了角斑质一石英角斑质火山爆发沉积作 用的存在。矿石主要矿物中黄铁矿co、As含量较高, Co/N ̄E值与海相火山沉积型黄铁矿矿床中的黄铁矿 Co/Ni ̄E值近似,反映了火山沉积作用;c0含量大于Ni 含量,可能与变质热液作用有关。磁铁矿中Al20,、 MgO、MnO含量较低,表明其可能为沉积变质成因; 参考文献: [1]李云峰拉拉 驹 床地质特征及其成因分析[Jl采矿技术, 2004, :58-60. [2]陈根文,程德荣,余孝伟.四川拉拉铜矿黄铁矿标型特征 研究[J].矿物岩石,1992,12(3):85—91. [3]徐国风,邵洁涟.黄铁矿的标型特征及其实际意义[J].地 质论评,2012,26f6). [4]王奖 李泽 刘家军,等.拉拉铁氧化物垌 _牟目 占-稀 土矿床辉钼矿的多型及标型特征[J].地质找矿论丛,2004, 19(2)-.96—99. TiO2按其含量大小可分为两组(0.1l一0.19%,2.66— 4.41%),其含量差异大可能是由于所受的成矿作用 不同,TiO2含量较低的磁铁矿主要受温度压力较低的 沉积作用影响,而含量较高的磁铁矿主要受温度压 力较高的变质热液作用影响;将TiO 、A120,、(MgO+ (上接第3O页)量的各元素含量明显要小于前四条穿 [5]林师整.磁铁矿矿物化学、成因及演化的探讨[J].矿物学 报,1982,(3). 修正过程中,误差不可避免,因此其精度比不上HPGe 脉。但由于^y能谱测量数据与坑道的展布有关,稍皂谱 多道 能谱分析仪,但其数据仍具有一定的参考价值; 仪测量环境立体角与标定时的立体角不同,所以坑 而坑道中小型穿脉的 总量平均值为45uR/h,另一种 道中^y能谱所测的K、u、Th含量并非岩石中的真实含 量,因此本文根据坑道中各穿脉的高宽对测得的数据 进行了修正,消除空间立体角的影响。从上表中可以 看出,经修正后,各穿脉岩石中的K、U、Th含量相差不 大,其中K平均含量为2.08%,U平均含量为2.23 ,Th 大的穿脉_y总量平均值为32uRm,两者都大于地表 总 量平均值23.44uR/h,这主要是穿脉中四周岩壁中的放 射l生核素距离探测器过近的原因,其次,坑道中空间 较封闭,氡气易于积累,氡及其子体衰变放出的 射 线也是地下坑道中 总量增高的一个因素。因此本文 工作人员在坑道中的作业时间,进而可以减少 射线 对人体的外照射影响,有效的保障地下坑道中作业 人员的身体健康。 参考文献: [1]郭刚,行英弟,冯雅丽.刚果金某铜钴矿区天然放射胜外照 射估算[J].矿产勘查,2013,04(2):204—205. [2]周星火蝎 吓谁渍 水平i 碴[J]’工业安全与环保,1988,09: 23-24. 平均含量为l5.89 。通过对比旷区地表稍 谱测量结 认为扩大坑道及穿脉的高和宽,加强坑道通风,减少 果,其中地表K含量平均值为2.07%,u含量平均值为 2.31 ,1'h含量 ̄NtgN15.94 ,可见修正后坑道中^y 能谱测量的U、Th、K的含量与地表基本持平。 5结论 本文通过对甘肃省某矿山的地下坑道进行 HPGe多道稍色谱分析仪测量、便携式 能谱测量及数 字化 义测量,得出地下坑道中其中K的平均含量 [3]DZ/T0205—1999,地面 能谱测量规范[S].中国核工业总 公司,1999,09:4—5. 为2.08%,U的平均含量在2.23 ,Th的平均含量在 15.89 ,与地表基本持平,因此坑道中放射f生核素没 有出现富集现象。由于便携式 能谱仪在测量和数据 [4]EJT831—1994,地面Jy总量测量规范Is].中国核工业总公 司,1994。07:5—6. 

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