中国煤矿地下工作人员职业照射研究

论文摘要

受到较高水平氡的照射时，已知唯一的健康效应是肺癌发生的危险度增加。据联合国辐射效应科学委员会（UNSCEAR）最新的估计，居民终生受到每100Bq／m3氡的照射，其发生肺癌的超额相对危险度约为0.16。自20世纪70年代以来，人们逐渐加深了对氡的健康危害的认识，在室内外氡水平的测量与评价方面作了大量的工作。但对地下开采工业（尤其是采煤）中氡的职业健康影响重视得不够。据估计，我国煤矿地下工作人员人数在600万左右，而已有的数据不但表明某些地区煤中放射性物质含量较高，同时也表明煤矿中氡的照射问题值得重视，因此对我国煤矿地下工作人员所受的职业照射进行较为全面的评价是非常必要的。在2002年12月至2004年8月期间，用固体径迹探测器对北京史家营矿、房山城关矿、山西古交西曲矿、太原王封矿、湖南衡阳市柏坊矿、衡南县松柏矿、贵州黔西红林矿及浙江安仁锦江矿等5省市的8座煤矿井下氡浓度进行了实际为期1年（分四个阶段）的调查，结果表明8座煤矿的年平均氡浓度（测点数）分别为550（69）、3187（28）、45（224）、117（72）、88（79）、79（58）、40（72）、136（116）Bq／m3。井下氡浓度及其变化规律与通风状况、地质结构等因素有很大的关系，通风不好的矿井氡浓度较高，且呈现出夏、秋季高，冬季低的趋势；而通风状况良好的矿井氡浓度较低，且四季变化不明显。结合调查结果揭示了北京地区煤矿氡浓度普遍较高、浙江石煤矿并不太高以及国有煤矿较低等一些特点，对影响煤矿井下氡浓度水平的因素作了简要分析。文中还给出了北京和湖南两地所测煤矿井下220Rn及其子体水平的测量结果，220Rn子体α潜能浓度与氡子体α潜能浓度的比值在0.036～0.42之间。通过分析，影响煤矿井下氡水平的因素主要包括氡的不同来源以及通风状况。氡的来源比较复杂，包括：进风风流的氡污染、煤及岩体的氡析出、裂隙对流以及其他来源（如水中氡等）。析出主要包括扩散析出和渗流析出，与介质中226Ra含量、介质射气系数、介质孔隙度、氡在介质中的扩散系数、氡在空气中的扩散系数、巷道长度、煤块的重量、块度大小及松散程度、气压与温度等等因素密切相关。通风状况的影响比较关键。通风包括自然通风和机械通风。影响井下氡浓度水平的因素主要是通风量，但不同的通风形式对氡的渗流析出的影响是不一样的，压入式可以减少渗流析出，抽出式则反之。总的来讲，不太可能对所有煤矿建立其井下氡浓度与各影响因素之间的通用模式；但对风流组织良好、地质构造简单的矿井建立相关模式进行一些简单的定性分析则是有可能的。根据对安徽、北京、贵州、河北、湖南、江苏、江西、内蒙古、陕西、山东、陕西、浙江等12个省市约50个煤矿的调查数据以及近30个煤矿的文献报道数据，推荐我国大型煤矿（年产量＞120万t）、中型煤矿（30万吨＜年产量＜120万吨）、小型煤矿（年产量＜30万吨）及石煤矿井下氡浓度的典型值分别为50、100、500和1500Bq／m3。井下氡子体平衡因子取0.35，则各类煤矿的平衡当量氡浓度分别为17.5、35、175和525 Bq／m3。一般煤矿的γ外照射附加剂量可以忽略，石煤矿约为0.96mSv／a。由此计算了全国煤矿地下工作人员个人年平均剂量，结果列于表1。根据本项目组最近的调查结果估计：中国地下煤矿矿矿工人数约600万，其中大型煤矿、中型煤矿、小型煤矿及石煤矿的人数分别为：100万、100万、400万和5万人。由此计算了各类煤矿的集体剂量，结果列于表1。根据项目组的统计，2003年至2004年两年间，大型煤矿、中型煤矿和小型煤矿的产量分别约为88000、29000和63000万t；石煤产量则按650万t计。计算了各类煤矿的归一化集体剂量，结果列于表1。由表1可以看出：中国煤矿地下工作人员个人年平均剂量约为2.4mSv，其中石煤矿工最大，约为11mSv，小型煤矿矿工约为3.3mSv；在集体剂量方面，所有矿工约为14580人·Sv，这其中小型煤矿占约9196；平均归一化集体剂量约为0.081人·Sv／万t，也是石煤矿最大，小型煤矿次之。总的来看，有两部分人的职业照射值得关注，一是小型煤矿矿工，其平均剂量较高，而且受照人数众多，因而占去了集体剂量绝大部分份额；二是石煤矿矿工，其人数虽然相对较少，但平均剂量最大，如不加以控制，其少数人的年均剂量甚至可能会超过50mSv。从评价结果看，小型煤矿和石煤矿井下工作人员的职业照射值得关注。此外，还有许多问题值得深入研究，比如，应当扩大调查的范围，增加监测矿井的数目；对于钍射气及其子体以及铀镭系列长寿命α放射性气溶胶问题也应当研究清楚；还有井下氡子体的平衡因子以及影响井下氡浓度的各相关因素等。最后参照国外一些成功的经验，结合国内研究基础，对加强煤矿职业照射的管理与控制提出如下建议：（1）应明确审管部门。（2）有必要建立相关的法规标准。（3）应采取分步治理的原则。（4）应建立相应的监测评价制度。（5）应重视对煤矿职业照射控制的研究。总之，我国地下煤矿由于人数众多，其职业照射问题是比较突出的，这一点应当引起相关部门的重视。必须尽快制定相关的法规标准，采取必要的控制措施，保障地下煤矿工作人员的健康，以利于我国煤炭工业的持续发展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内研究现状
• 1.3 国外研究现状
• 1.4 研究方案
• 1.4.1 研究目标
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 技术路线
• 1.4.4 实施过程
• 1.5 研究工作意义
• 222Rn及²²⁰Rn 水平的初步研究'>第2章 中国地下煤²²²Rn及²²⁰Rn 水平的初步研究
• 2.1 测量地点
• 2.2 测量时间
• 2.3 测量项目及仪器
• 2.3.1 测量项目
• 2.3.2 测量仪器
• 2.4 测量结果及初步分析
• 2.4.1 氡水平
• 220Rn水平'>2.4.2 煤矿井下²²⁰Rn水平
• 2.4.3 天然放射性核素分析
• 2.4.4 部分煤样射气系数的测定
• 2.5 质量保证
• 2.5.1 质量保证措施
• 2.5.2 不同探测器的比对结果
• 第3章 影响地下煤矿氡水平的因素分析
• 3.1 煤矿井下氡浓度增长及影响因素
• 3.1.1 氡的积累增长
• 3.1.2 影响氡析出的特殊因素
• 3.2 影响煤矿氡水平的因素分析
• 3.2.1 煤矿氡水平与煤中核素含量的关系
• 3.2.2 煤矿氡水平与煤中氡析出的关系
• 3.2.3 影响煤矿氡水平的其他因素
• 3.3 小结与讨论
• 第4章 中国煤矿地下工作人员职业照射研究
• 4.1 评价模式
• 4.2 基础数据
• 4.2.1 煤矿氡水平
• 4.2.2 煤中天然放射性核素水平
• 4.2.3 地下煤矿中的γ外照射水平
• 4.2.4 中国煤矿工人数
• 4.3 剂量评价
• 4.3.1 氡及其子体所致剂量
• 4.3.2 γ外照射剂量
• 4.3.3 剂量评价结果
• 4.4 结论与讨论
• 4.4.1 结论
• 4.4.2 讨论
• 第5章 加强煤矿职业照射的管理与控制
• 5.1 国外的管理经验
• 5.2 国内审管基础
• 5.3 关于加强煤矿职业照射的管理与控制的建议
• 参考文献
• 博士在读期间撰写和发表的论文
• 致谢