一种井工开采煤矿放射性环境地质综合调查评价方法与流程

本发明属于环境地质调查以及环境评价技术方法领域，涉及一种可能含有少量放射性元素的井工开采煤矿放射性环境地质综合调查评价方法，该方法同样适用于其他可能含有少量放射性元素的井工开采矿山(例如可能含有少量放射性元素的煤矿、铁矿、稀土矿等矿产开采后或正在开采的煤矿区、尾矿区等)放射性环境地质综合调查评价。
背景技术：
：近年来，随着公众环保意识的不断增强，矿产开发产生的污染逐渐受到社会各界的关注，而矿产资源产生的放射性危害也逐步进入公众的视野。越来越多的研究表明，我国有相当数量的煤矿、铁矿以及稀土矿产均伴生有u、th、ra、210pb、210po等放射性元素。因此，开展矿产资源开发(尤其是含有少量放射性元素的矿产资源)开发的放射性环境地质评价，即是保证环境质量防止放射性污染、保障人员健康的必要工作，也是消除公众放射性恐慌、保证资源合理利用的有效措施。目前尚缺少系统的井工开采煤矿放射性环境地质综合调查评价方法，而本方法从地质环境保护出发，通过对矿区环境γ辐射剂量率测量、土壤氡浓度和土壤氡析出率测量、岩土样品采集测试、矿区水环境放射性调查，结合环境地质条件分析矿区放射性异常产生的原因，并对煤矿开采对地质环境的影响进行系统评价。技术实现要素：本发明提出的一种井工开采煤矿放射性环境地质综合调查评价方法，用于解决以上所提出的问题。为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种井工开采煤矿放射性环境地质综合调查评价方法，包括以下步骤：s1：开展矿区环境γ辐射剂量率水平调查，根据调查结果评价分区，将矿区环境γ辐射剂量率按照安全区、偏高区、危险区进行分区，结合环境地质条件分析矿区环境γ辐射剂量率偏高区、危险区形成的原因并进行风险评估。步骤s1中，矿区环境γ辐射剂量率水平调查的测量点布设可根据工作需要选择网度和测量点密度，并对重点区域进行加密测量，具体测量工作参照《环境地表γ辐射剂量率测定规范》(gb14583-1993)中的相关规定执行。步骤s1中，矿区环境γ辐射剂量率水平调查的评价工作可参照《辐射防护规定》(gb8703-88)中给出的：公众成员的年有效剂量限值(公众成员的年有效剂量当量不得超过1msv)，以每天日工作8小时，年工作日为240天，计算出矿区环境γ辐射剂量率分区限值。步骤s1中，矿区环境γ辐射剂量率危险区按照外辐射等级分为低危险区、高危险区和禁止区。表1矿区环境γ辐射剂量率分区表s2：开展矿区土壤氡浓度、土壤氡析出率测量，根据测量数据综合评价分区，将矿区土壤氡浓度按照豁免区、轻度污染区、中度污染区、重度污染区进行分区，为矿区环境γ辐射剂量率偏高区、危险区形成的原因提供依据。步骤s2中，矿区土壤氡浓度的测量工作参照《民用建筑工程室内环境污染控制规范(gb50325-2010)》以及《拟开放场址土壤中剩余放射性可接受水平规定(暂行)》(hj53-2000)中的相关规定执行。表2矿区土壤氡浓度分区表分区氡浓度值(bq/m3)氡析出率(bq/m2·s)豁免区＜200000.05轻度污染区20000～300000.05～0.1重度污染区30000～500000.1～0.3重度污染区＞50000＞0.3s3：开展岩土样品的采集和放射性核素检测，主要包括原煤样品、煤矸石样品、土壤样品的采集和放射性核素检测，根据检测结果确定矿区土壤环境中放射性核素限值，评价原煤、煤矸石对土壤放射性影响。步骤s3中，岩土样品包括煤炭(原煤)、煤灰、煤矸石、土壤以及附近水体的底泥等。步骤s3中，目前国内对矿区土壤环境中的放射性核素限值缺少统一的标准。针对煤炭资源的放射性核素限值，仅有新疆出台了《煤炭资源开采天然放射性核素限量(db65/t3471-2013)》，但由于地区差异，土壤环境的放射性本底不同，因此在其他区域适用性不强。在本方法中，土壤样品的放射性评价应参考当地土壤放射性核素本底值，在缺少当地土壤核素本底水平数据的情况下，将远离人类活动影响范围的空旷地带土壤样品核素值可作为参考本底水平。除与本底水平对比评价外，在按剖面取样时，可对自剖面起点(煤矿井口、排矸场)至终点的土壤放射性核素变化规律进行评价，评价煤矿开采的放射性环境地质影响。s4：开展矿区水环境放射性调查，主要包括地下水含水层、地表水、煤矿排水等水样的采集和放射性检测，根据检测结果确定水样放射性指标标准限值，评价煤矿排水对水环境的放射性影响。步骤s4中，水样的放射性评价工作参考《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)、《地下水质量标准》(gb/t14848-93)、《生活饮用水环境卫生标准(正式版)》(gb5749-2006)、《污水综合排放标准》(gb8978-1996)以及世界卫生组织的《饮用水水质准则》。世界卫生组织与我国的饮用水卫生标准均以0.1msv/a这一参考计量水平作为对生活饮用水放射性有效计量的标准限值。但是，我国《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006)仅规定了总α、总β活性两项指标的标准限值，对放射性核素的限值及评价标准没有明确表述。因此，针对放射性核素的评价工作将参考世界卫生组织《饮用水水质准则》的相关规定及方法。具体评价限值参见表3，放射性指标或核素活度超过上述限值，则已达到放射性污染等级。表3水样放射性指标标准限值分析指标总α总β222rn238u232th226ra限值(bq/l)0.5111.11011s5：将s1、s2、s3、s4取得的测量数据进行综合整理，绘制系列图件，圈定γ辐射剂量率高值区、土壤氡浓度析出率高值区、地下水反射性超限点位等放射性异常区，结合矿区环境地质条件分析放射性异常区产生原因，并对煤矿开采对地质环境的影响进行系统评价。优选地，放射性环境地质调查的范围包括煤矿厂区、开采巷道、矸石场(尾矿堆)、煤矿运输道路、煤矿排水口，以及矿山周边开采影响区或潜在的影响区。优选地，步骤s1中，环境γ辐射剂量率水平调查的区域为整个矿区及周边区域，重点区域包括煤矿厂区、煤矿井口、开采巷道、矸石场、煤矿运输线路等。优选地，步骤s2中，土壤氡浓度、土壤氡析出率测量的主要区域包括煤矿井口、矸石场、煤矿运输线路、不良环境地质现象发育地段、步骤s1中的偏高区、步骤s1中的危险区等，重点区域包括矸石场等。优选地，步骤s3中，原煤样品的采集点主要布设在矿区主采煤层，采样时应密封保存，避免样品污染或风化；煤矸石样品的采集点主要布设在矿山现存的和以往的排矸场，挖掘表土至0.4-0.5m深度，在一定的范围内，在不少于5个采集点取样组成一件样品，将样品混合后，密封保存；土壤样品的采集点测试采样点可按网格进行采样也可以剖面的形式布设于煤矿井口、煤矿运输线路及排矸场周边。优选地，步骤s3中，岩土样品的放射性检测项目包括238u、232th、226ra、40k、210pb、210po等。优选地，步骤s4中，矿区水环境放射性调查的水样采集点包括矿区周边、煤矿运输线路、煤矿排水口及其下游区域等，主要采集点布设在煤矿排水口及其下游区域；地下水采样点的布设，要综合考虑矿区含水层分布，既要覆盖主要的供水含水层，也要考虑其他受煤矿开采影响的含水层，例如放水降压层；地表水采样点的布设，自煤矿排水口至下游均匀布设采样点，在上游也应布设1～2个采样点。优选地，步骤s4中，水样放射性检测项目包括总α、总β、238u、226ra、230th以及水中氡浓度等，均为现场检测。优选地，步骤s5中，系列图件包括矿区环境γ辐射剂量率水平评价分区图、矿区土壤氡浓度、氡析出率综合评价分区图，矿区地下水环境放射性分区图，矿区放射性环境地质综合评价图。与现有技术相比，本发明通过对矿区环境γ辐射剂量率水平调查、土壤氡浓度和土壤氡析出率测量、岩土类样品采集和测试、矿区水环境放射性调查，结合矿区环境地质条件，对井工开采煤矿放射性环境地质进行综合调查评价，并提出相应的对策建议。附图说明图1为本发明方法的工作流程图具体实施方案下面将结合本发明实例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以鄂尔多斯市东胜区王家塔煤矿为例，该矿区位于东胜区以南约20km，采矿权范围约47km2，现开采区位于矿权区南，开采方式为井下工开采。为查明王家塔煤矿开采的放射性环境地质影响，对该煤矿开展了放射性环境地质综合调查分析工作，包括以下步骤：1、矿区环境伽马辐射剂量率水平调查对矿区及矿区周边60km2范围内开展环境伽马辐射剂量率水平调查，网度选取200m×200m，煤矿排矸场网度增加为100m×100m，沿煤矿运输线路进行200m点距的线路测量。通过测量工作发现，王家塔煤矿区周边环境伽马辐射剂量率水平在68～85ngy/h，将该范围作为地区本底水平。在煤矿厂区、煤矿井口及开采巷道内，剂量率水平在72～113ngy/h，而煤矿排矸场剂量率水平在83～137ngy/h。整体未出现剂量率偏高区或危险区，煤矿厂区、煤矿井口及开采巷道辐射水平高于本底，可能与建筑材料有关，而排矸场的剂量率水平可能与矸石层含铀元素有关。2、矿区土壤氡浓度、氡析出率水平调查在煤矿厂区、井口及排矸场区域布设土壤氡浓度及氡析出率测量工作。厂区及井口采用剖面方式测量，以厂区或井口为起点，沿运煤线路或地势走向，每隔200m布设一个测量点，剖面长2km。矸石场内，以100m×100m网度进行网格测量，同时，自矸石场所在的沟谷向下游进行了剖面测量。测量结果显示，在煤矿厂区、井口范围，土壤氡浓度水平在5840bq/m3～7780bq/m3之间，土壤氡析出率均小于0.03bq/m2·s；在煤矿排矸场及周边，土壤氡浓度水平在7600bq/m3～9100bq/m3，最大9803.15bq/m3；但土壤氡析出率均水平小于0.03bq/m2·s。从剖面测量结果来看，自煤矿厂区、井口、排矸场向外围区，土壤氡浓度呈逐渐降低趋势。3、岩土样品采集与放射性评价对矿区主要开采煤层采集了两组原煤及煤灰分析样品，并在排矸场采集了四件煤矸石样品。土壤样品的采集分为两个部分：在矿区外围远离人类活动影响区域采集本底样品；在煤矿井口、排矸场至其外围区布设剖面采集样品。通过对岩土样品的放射性核素的分析检测，将外围土壤样品的放射性核素水平作为地区本底，铀放射性比活度22.4～35.6bq/kg，th放射性比活度24.3～35.9bq/kg，ra放射性比活度11.3～22.5bq/kg，钾放射性比活度717～867bq/kg。对比原煤样品放射性检测结果，原煤样品各项放射性指标均在土壤本底范围内；而煤矸石样品铀放射性比活度86.6bq/kg，th放射性比活度47.8bq/kg，ra放射性比活度60.1bq/kg均高于土壤本底水平。认为矿区煤矸石层的含铀性是导致环境γ辐射剂量率偏高区的主要原因。4、矿区水环境放射性调查对煤矿排水口周边的供水含水层、地表水体、煤矿排水以及煤矿放水降压含水层进行了系统的放射性水样采集。煤矿排水口周边的供水含水层、地表水体表现为矿化度、ph和氯离子含量升高，放射性指标未见异常。煤矿排水总α为0.58bq/l，总β为0.37bq/l，铀放射性比活度0.004bq/l，略高于供水含水层及地表水体，但未超出环境标准限值。但该煤矿放水降压层位为铀矿储层，采集的放水降压含水层超标样本总α为5.64bq/l，总β为6.95bq/l，铀放射性比活度3.11bq/l，超出标准限值。因此，应加强煤矿排水的放射性监测，避免高放射性矿水进入地表水体与供水含水层发生交换。5、综合研究及放射性评价根据放射性环境地质调查成果，编制了矿区环境γ辐射剂量率水平评价分区图、矿区土壤氡浓度、氡析出率综合评价分区图、矿区地下水环境放射性分区图、矿区放射性环境地质综合评价图等相关图件。结合环境地质条件，对该矿区放射性环境现状进行了综合评价：(1)王家塔煤矿区环境γ辐射剂量水平、土壤氡浓度水平、土壤氡析出率水平均属安全区以内，但存在辐射水平偏高区。(2)原煤样品的放射性强度与土壤本底值相同，但煤矸石放射性强度高于土壤本底。认为厂区、井口等区域的放射性异常是由于人类活动、建筑材料引起的，排矸场的放射性异常与煤矿开采活动有关。(3)煤矿排水暂未对矿区水环境产生放射性污染，但由于放水降压层存在高放射性地下水，应加强对煤矿排水的放射性监测。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12