Радиация в шахте и пути борьбы с ней.

Радиация в шахте и пути борьбы с ней.
Доклад (В.С. Рогалис, А.А. Шилов, В.В. Зайцев)
Шахта представляет собой относительно самостоятельный комплекс, которому
присуще ряд специфических черт, что позволяет классифицировать шахту как экологическую
систему. К этим чертам относятся: изолированность подземных горных выработок от
поверхности Земли, наличие абиотической и биотической составляющих, находящихся в
определенной взаимосвязи, специфические условия труда. Большое место в этой системе
принадлежит технике безопасности. Особое внимание необходимо обращать на наличие в
шахте радиоактивного газа радона и других опасных радиоактивных элементов.
Радон является наиболее опасным из всех природных источников радиации. Он не
имеет цвета, вкуса и даже запаха, но при этом обладает массой других, чрезвычайно опасных
для организма качеств. Учеными установлено, что радиационное облучение способствует
возникновению болезней легких, а также раковых заболеваний, влияет на организм человека
на генетическом уровне. «Место жительства» радона определить легко и одновременно
трудно: он повсюду.
Пустые породы, отбиваемые при добыче угля, выдаются и складируются на
поверхности, образуя огромные по объему и площади отвалы. Эти отвалы в свою очередь
эманируют большое количество радона, который смешиваясь с воздухом формирует
окружающую среду, которая негативно влияет на природу и здоровье людей, проживающих
вблизи отвала.
Одним из компонентов радиационного фона на угольных шахтах и разрезах является
гамма-излучение углей и вмещающих пород, обусловленное содержащимися в них
радионуклидами естественных радиоактивных элементов.
Радиационная обстановка в шахте зависит главным образом от интенсивности ее
проветривания, содержания радиоактивных элементов в углях и вмещающих породах и,
наконец, от скорости и выделения радона и других радиоактивных газов в шахтную
атмосферу, а также от гамма-фона.
В таблице № 1 представлены данные предварительного обследования, проведенного в
1992- 1994 года специализированной организации «Нитон» показали, что около 90% шахт в
угольной промышленности России имеют достаточно благоприятную радиационную
обстановку. Годовая дозовая нагрузка этих категорий трудящихся составляет не более 5
мЗв/год, что находится в пределах нормы. В остальных обследованных шахтах один или
несколько определяющих показателей существенно отличаются от допустимых значений.
Причина – высокое содержание пыли в атмосфере очистных и проходческих выработок,
доходящее до сотен мг/м3.
С целью реализации конституционных прав граждан на охрану здоровья и
благоприятную окружающую среду разработан руководящий документ «Методика оценки
радиационной обстановки на угольных шахтах и разрезах» РД 8-016-91, 1992. Согласно РД 8016-91 угольные шахты и разрезы, в зависимости от уровня суммарного воздействия
радиационно-опасных факторов (РОФ) , делятся на три категории:
- I категория – радиационно безопасные шахты, где средний уровень суммарного
воздействия РОФ на легкие не превышает 0,5 норматива для отдельных лиц, а максимальные
годовые дозы облучения не превышают нормы.
На шахтах I категории достаточны эпизодические (один – два раза в год) измерения
величины скрытой энергии (ВСЭ), дочерних продуктов распада (ДПР) и дочерних продуктов
торона (ДПТ) в исходящих воздушных струях шахты, а защитные меры сводятся к снижению
запыленности рудничной атмосферы и к эффективному использованию респираторов.
- II категория – умеренно опасные в радиационном отношении шахты, где средний
уровень суммарного воздействия РОФ находиться в диапазоне 0,5÷1,0 норматива, а
среднегодовые превышения норматива наблюдаются не более чем на 30% рабочих мест.
На шахтах II категории необходим систематический радиационный контроль уровня
РОФ на рабочих местах и использование дополнительно к противопылевым других защитных
мероприятий;
- III категория – радиационно опасные шахты, где средний уровень суммарного
воздействия РОФ на легкие в течение всего года превышает норматив.
На шахтах III категории должно быть проведено детальное обследование
радиационной обстановки и по его результатам выданы рекомендации по снижению
радиоактивной загрязненности рудничной атмосферы.
Кроме этого в правилах безопасности угольных шахтах (РД-05-94-95) были требования
контроля и обеспечения радиационной безопасности:
- на шахтах должен осуществляться комплекс организационно-технических
мероприятий, обеспечивающих выполнение требований Норм радиационной безопасности
(НРБ – 76/87) и Основных санитарных правил работы с радиоактивными веществами и
другими источниками ионизирующих излучений (ОСТ – 72/87).
- в проектах шахт, в том числе проектах реконструкции шахт, горизонтов, должен
содержаться специальный раздел, предусматривающий контроль и обеспечение
радиационной безопасности. Ввод в эксплуатацию новых и реконструируемых шахт,
горизонтов, блоков, панелей, которые должны быть обеспечены средствами радиационной
защиты, но не обеспеченными, не допускается.
В действующих правилах безопасности (ПБ 05-618-03) отсутствуют требования
контроля и обеспечения радиационно-экологической безопасности, но существуют косвенные
требования контроля фонового содержания радона на пластах, склонных к самовозгоранию.
Кроме того Федеральный Закон «о радиационной безопасности населения», принятый
Государственной Думой 05.12.1995 г. в статье 14 требует : «Осуществлять систематический
производственный контроль за радиационной обстановкой на рабочих местах, в помещениях,
на территориях организаций, санитарно-защитных зон и в зонах наблюдения, …, проводить
контроль и учет индивидуальных доз облучения работников». Согласно этих документов в
период с 1992 по 1994 года в угольной промышленности России специализированные
организации (НПО «Нитон» и др.) проводили радиационное обследование около 130
объектов. На многих из них (около 80 шахт и разрезов)наблюдались повышенные уровни
радиационного воздействия на легкие горнорабочих. На ряде шахт превышение нормативов
было в 2÷3 раза. Наибольшая загрязненность углей ЕРН была установлена на шахтах
объединений «Ростовуголь» и «Гуковоуголь», а также на отдельных шахтах объединения
«Кузнецкуголь». Была обследована часть объектов объединений «Северокузбассуголь» и
«Интауголь». В последнем наблюдаются наименьшие уровни загрязнения углей
естественными радионуклидами (ЕРН) – в среднем 84 Бк/кг по семи шахтам, в то время как в
отдельных местах других объединений данный параметр превышает 250 Бк/кг. Угли этих
объединений подлежат контролю с учетом обогащения радионуклидов в ЗШО при сжигании
углей на тепловых электростанциях (ТЭС) и выброса радионуклидов через трубы ТЭС в
окружающую среду.
Таблица 1
УРОВНИ ОБЛУЧЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ПЕРСОНАЛ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
Расположение
Число Удельная
активность Средняя
доза Число шахт, где
угольного
шахт радия – 226, Бк/кг
облучения
максимальные
производственного
персонала, мЗв/год индивидуальные
объединения
дозы, мЗв/год
В углях
В породах Пределы
В
>1
>2 >5
по
целом
Ср. Макс. Ср. Макс.
отдельным по
шахтам
ПО
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Гуков
15
21 62
67 86
0,7-2,7
1,5
14
10
4
Ростов
27
20 51
68 119
0,4-3,9
1,4
26
16
2
Тула
26
23 39
50 93
0,2-0,5
0,4
14
1
Инта
6
16 20
23 29
0,6-1,0
0,8
6
Воркута
12
16 25
32 49
0,4-1,1
0,6
4
1
Новокузнецк
19
19 43
48 66
0,2-1,1
0,6
13
Кемерово
13
16 35
54 80
0,3-1,5
0,7
9
1
Ленинск
7
10 17
34 37
0,4-0,9
0,7
5
1
Кизел
8
50 75
58 96
0,7-1,6
1,0
8
2
Челябинск
7
28 36
43 57
0,2-1,1
0,7
5
1
Вахрушево
2
18 26
45 68
0,3
В целом
142
0,2-3,9
0,9
104 33
6
Ведущиеся с 1989 года исследования золошлаковых отходов (около 50 тепловых
электростанций и 20 видов сжигаемых на них углей) на загрязнение ЕРН показали
целесообразность сертификации углей и отходов по радиационному признаку, например с
целью широкой реализации последних в промышленности строительных материалов. Это
обусловлено тем, что при общей благополучной радиационной обстановке на отдельных
предварительно обследованных ТЭС загрязненность ЗШО естественными радионуклидами
при сжигании некоторых видов углей, например подмосковных и азейских, повышена и
достигает 520 Бк/кг при нормативе их бесконтрольного использования в строительстве 370
Бк/кг.
В ходе проведенных в 1992÷1994 годах МакНИИ и НТЦ «КОРО» при участии
подразделений горноспасательной службы предварительных обследований радиационно
опасных факторов (РОФ)на 283 шахтах Украины установлено, что:
- в 84% обследуемых шахтах было превышение допустимого уровня воздействия на
легкие (УВЛ) горнорабочих проходческих и очистных забоях;
- на 46% обследуемых шахтах пылерадиационный фактор (ПРФ) играл определяющую
роль в формировании неблагоприятной радиационной обстановки, несмотря на невысокую
среднюю эффективность горной массы (углей) порядка 50 Бк/кг и пород около 140 Бк/кг.
Причина – высокое содержание рудничной пыли в атмосфере очистных и
проходческих выработок, доходящее до сотен мг/м3. В связи этим возникает вопрос об
определении предельно допустимой запыленности по радиационному фактору.
Установленный, в результате проведенных радиационных исследований и испытаний,
недопустимый ( в соответствии с действующими государственными нормативами) уровень
радиационно опасных факторов на ряде объектов отрасли свидетельствует о необходимости
осуществления комплекса работ для нормализации радиационной обстановки на
предприятиях по добычи и переработки угля. При этом необходимо учитывать требования
законодательных актов Российской Федерации, регламентирующих деятельность по
обеспечению радиационно- экологической безопасности, защиты населения России от
неблагоприятных воздействий, а также возможность создания единого информационного
пространства.
Результаты обследования имеют давний срок и многие шахты уже закрылись. Но по
данным Ростехнадзора в настоящее время работают 107 шахт и 213 разрезов. За последние 20
лет введено в действие 141,1 млн тонн угля, который также содержит радиоактивные
элементы. И при разработке этих месторождений требуется контроль радиационной
обстановки на горно-добывающих объектах.
При возникновении эндогенных пожаров в выработанных пространствах угольных
шахт образуются не только газы, характеризующие реакцию интенсивного окисления угля
(окись и двуокись углерода, водород, ряд тяжелых углеводородов), но и радон. В результате
фильтрационно – диффузионных процессов при нагреве угля и пород радон вместе с паром и
рудничным газом диффундирует в действующие выработки и к поверхности земли по
макротрещинам горного массива и аэродинамическим каналам выработанного пространства.
Согласно «Методики определения фонов индикаторных газов в выемочных полях шахт
России», радон по информативности, при использовании его в качестве индикаторного газа,
занимает третье место после окиси углерода и водорода. Согласно требованиям п.3.1 этой
методики фон индикаторных газов оценивается в каждом очистном забое. Данная методика
позволяет организовать реализацию требований правил безопасности (ПБ 05-618-03),
изложенных в следующих пунктах:
- 582 г). в части обеспечения надежности контроля признаков пожаров при отработке
пластов угля, склонного к самовозгоранию;
- 597, в частим организации контроля за ранними признаками самонагревания
(самовозгорания) угля по фоновому содержанию индикаторных газов;
- 610, 615, в части определения границ пожарного участка;
- 614, в части контроля (обнаружения) фонового содержания индикаторных газов в
исходящей струе воздуха из вскрываемого для списания пожара аварийного участка.
Кроме этого методика позволяет организовать реализацию требований бассейновых
«Инструкций по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров», в части
своевременного определения фонов индикаторных пожарных газов в очистных забоях,
анализа эффективности принимаемых мер по тушению подземных пожаров и оценки
состояния, изолированных не потушенных подземных пожаров, путем проведения подземных
и поверхностных радоновых съемок.
Важнейшим путем решения задачи радиационного контроля является оценка
потенциальной радоноопасности горных выработок с целью определения требуемой
радонозащиты. Оценка потенциальной радоноопасности горных выработок основана на:
- анализе фактических значений объемной активности (ОА) радона в шахтной
атмосфере;
- изучений зависимостей между плотностей потока радона (ППР) с поверхности
горных выработок, подземных вод и ОА радона в выработанном пространстве;
- установлении закономерностей процесса выделения радона по всем его источникам;
В 1999 году на базе службы депрессионных съемок Новокузнецкого ОВГ – СО создана
лаборатория радиационной экологии, силами которой ежегодно производятся около 30
подземных радоновых (аэрологических) съемок выемочных участков, с целью определения
фоновых индикаторных газов. В процессе работ было обнаружено локации очагов подземных
пожаров по выделению радона.
С 2001 года лаборатория радиационной экологии функционирует на базе
аналитической лаборатории Прокопьевского ОВГСО. Силами этой лаборатории
осуществляется контроль ранних признаков самонагревания на шахтах, обслуживаемых
Прокопьевским ОВГСО.
Требования радиационной безопасности основываются на гарантируемом
Конституцией Российской Федерации гражданам праве на охрану здоровья и благоприятную
окружающую среду.
В статье дается информация о радиоактивных газах, которые присутствуют в рудничной
атмосфере, выделяясь из угля и пород. Приводятся данные о допустимой величине облучения
организма шахтеров и нормативные документы. Даны рекомендации о профилактических
мероприятиях для снижения уровня облучения человека.
Ключевые слова: радиация, радон, облучения, дозовая нагрузка, радиоактивные газы,
концентрация, радиоактивный фон, эманация, радиоактивные изотопы.
Сокращения, использованные в статье:
ВСЭ – величина скрытой энергии;
ДРН – дочерние радионуклиды;
РОФ – радиационно- опасные факторы;
ДПР – дочерние продукты радона;
ДПТ – дочерние продукты торона
Использованная литература:
1. Нормы радиационной безопасности ( НРБ – 99)
2. Основные анитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСОПОРБ – 99)
3. Методика определения фонов индикаторных газов в выемочных полях шахты России.
Утверждено 28.05.97 Заместителем председателя Госгортехнадзора России.
4. Методика оценки радиационной обстановки наугольных шахтах и разрезах РД 8-016-91,
1992
5. Федеральный закон «о радиационной безопасности населения»
Принят Госдумой 5.12.1995 г.
6. Федеральный закон «О государственном регулировании области добычи и использовании
угля, об особенностях социальной защиты работников организаций угольной
промышленности» от 20.06.1996 г. № 81-ФЗ
7. Методика определения фонов индикаторных газов в выемочных полях шахт России.
Утверждено первым заместителем министра топлива и энергетики 29.05.1997 г.