Радиационный контроль в горных выработках

© H.A. Мироненкова, 2015

УДК 622.874, 502.55

H.A. Мироненкова

РАДИАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

В системе оценки радиационной обстановки важное значение приобретают вопросы определения уровня радиации на месторождениях твердых полезных ископаемых, поскольку при их разработке и нарушении целостности толщи пород подземными выработками интенсивность радиационного облучения за счет естественных радионуклидов может значительно возрасти. В данной статье рассмотрена методика гигиенической оценки условий труда по радиационно-опасному вредному фактору в горных выработках.

Ключевые слова: радон, гигиеническая оценка условий труда, горные выработки.

Анализ результатов исследования радиационной обстановки на подземных горных предприятиях неурановой отрасли Российской Федерации показал, что уровни облучения работников за счет природных источников излучения практически везде достигают, а в ряде случаев и превышают значения, допустимые для персонала (табл. 1). Ведущим радиационным фактором на неурановых шахтах являются дочерние продукты изотопов радона. Исключение составляют шахты по добыче золота, угля и сланца, где наибольший вклад в дозу облучения работников вносят долгоживущие природные радионуклиды, содержащиеся в витающей рудничной пыли [1]. Большое количество работающих делает актуальной проблему обеспечения гигиенически благоприятных условий труда горняков, занятых добычей полезных ископаемых, строительством и эксплуатацией подземных сооружений.

Об этом свидетельствуют, в частности, результаты оценки радиационной обстановки в Северо-Муйском железнодорожном тоннеле. При его строительстве индивидуальные дозы облучения проходчиков достигали 300 мЗв/год, а коллективная

годовая доза персонала тоннеля в 2 раза превышала коллективную годовую дозу всего подземного персонала отечественных урановых рудников [2, 3]. Это облучение связано с воздействием на людей источников ионизирующего излучения природного происхождения, в первую очередь дочерних продуктов радона.

В настоящее время проблемы профессиональной патологии приобретают особую актуальность из-за несоответствия условий труда гигиеническим нормативам. Гигиенические критерии оценки условий труда персонала основываются на нормах радиационной безопасности [4] и характеризуют только потенциальную опасность работы в конкретных условиях при неукоснительном соблюдении федеральных норм и правил по контролю реального облучения человека в процессе труда и не влекут каких-либо изменений к требованиям по ограничению реального облучения установленными пределами доз.

Основное воздействие по радиационному фактору на персонал большинства подземных сооружений происходит за счет короткоживущих дочерних продуктов распада изотопов радона. Основными источниками поступления радона в воздух подземных сооружений являются массив пород, окружающих подземные выработки, и подземные воды.

При обращении с источниками ионизирующего излучения работники подвергаются воздействию факторов, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие в ближайшем или отдаленном периоде на состояние здоровья работников и их потомство, если уровень этого воздействия приводит к увеличению риска вреда здоровью. Такие условия труда регламентируются как вредные [5].

Ионизирующая радиация при воздействии на организм человека может вызывать два вида неблагоприятных эффектов, которые клинической медициной относят к болезням: детерминированные (лучевая болезнь, лучевой дерматит, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни) [6].

Таблица 1

Уровни облучения природными источниками работников предприятий горнодобывающей отрасли (неурановая промышленность) [1]

Добываемое сырье Мощность лозы, мкР/ч ЭРОА изотопов ралона в возлухе, Бк/м3 Эффективная лоза, мЗв/гол

Вольфрам, олово 15-54 22 15-5240 1480 1,1-15 3,2 1,1-88,0 24,60

Молибден, ниобий и редкие металлы 5-90 41 <105840 855 <1-21 3,3 0,42-101,0 14,9

Медь, никель, цинк, свинец 4-15 9 <105700 154 <1-6,1 1,2 0,20-95,0 2,8

Пирит, магнетит 10-35 <101880 389 <1-1,8 0,34-31,0

22 1,1 6,8

Сидерит, флюорит, мусковит и др. минералы 5-30 17 <103220 339 <1-20 3,4 0,34-53,4 6,1

Золото 6-38 17 <101970 153 <1-37 3,3 0,35-35,3 3,05

Уголь, сланец 3-16 8 <10400 23 <1-4,2 2,0 0,2-6,8 0,68

Огнеупорные глины 17-25 21 20-900 307 8-17 12 1,1-15,3 6,3

Лренажные шахты 4-55 11 <101540 148 <1-16 3,9 0,32-26,8 2,90

Воздействие на организм работников вредных или опасных нерадиационных факторов, способных увеличить риск возникновения детерминированных и стохастических эффектов, должно учитывать дополнительно.

При радиационном обследовании подземных выработок ООО «Металл-групп» Яковлевский рудник измерялись следующие физические величины:

- мощность амбиентной дозы гамма-излучения (МАЛ);

- эквивалентная равновесная объемная активность радона (ЭРОАип) в воздухе выработок.

Было выявлено, что в большинстве горных выработок мощность амбиентной дозы гамма-излучения варьируются от 0,01 до 0,05 мкЗв/ч, однако присутствует повышенный гамма-фон в порожняковом квершлаге, грузовом квершлаге, объездной ствола 2 и в горных выработках в районе 2 ствола. Здесь значения гамма-фона варьируются от 0,2 до 0,5 мкЗв/ч, а в районе скважины 10Т (порожняковый квершлаг) была зарегистрирована мощность амбиентной дозы гамма-излучения достигающая значения 2,2 мкЗв/ч при ЭРОАнп78±22 Бк/м3. В соответствии с [7] для определения эффективной дозы внешнего облучения в качестве операционной величины принята мощность амбиентной дозы гамма-излучения. Эффективная доза облучения природными источниками излучения всех работников, включая персонал, не должна превышать 5 мЗв в год в производственных условиях (любые профессии и производства). Средние значения радиационных факторов в течение года, соответствующие при монофакторном воздействии эффективной дозе 5 мЗв за год при продолжительности работы 2000 ч/год, средней скорости дыхания 1,2 м3/ч составляют: мощность эффективной дозы гамма-излучения на рабочем месте - 2,5 мкЗв/ч; ЭРОА^ в воздухе зоны дыхания - 310 Бк/м3;

При многофакторном воздействии должно выполняться условие:

Н*(Щ , ЭРОАИги Н*(10)доп ЭРОАКпдоп~ •

Для значений мощности амбиентной дозы внешнего гамма-излучения и ЭРОА^измеренных в районе скважины 10Т неравенство не выполняется, следовательно, можно сделать вывод, что при нахождении горнорабочих в районе скважины 10Т у них может быть превышен предел эффективной дозы облучения природными источниками излучения 5 мЗв в год.

Классы условий труда в зависимости от их характеристик представлены в табл. 2. Классы условий труда и степени вредности в зависимости от мощности потенциальной дозы представлены в табл. 3.

Таблица 2

Значения потенциальной максимальной дозы при работев условиях воздействия источников ионизирующих излучений в стандартных условиях, мЗв/год

Потенциальная максимальная головая лоза Класс условий трула

Допустимый-2 Врелный — 3 Опасный-4

3.1 3.2 3.3 3.4

Эффективная < 5 > 5— 10 > 1020 > 2050 > 50100 > 100

Таблица 3

Мощность потенциальной дозы для оценки классов и степеней условий труда

Мощность по- Класс условий трула

тенциальной Допустимый- Врелный — 3 Опасный-

лозы 2 1 2 3 4 4

степени -3.1 степени — 3.2 степени -3.3 степени -3.4

Эффективная < 1 > 1-2 > 2-4 > 4-10 > 10-20 > 20

В табл. 3 значения среднегодовой мощности потенциальной дозы приведены в единицах допустимой мощности годовой потенциальной дозы (ДМПД), т.е. в относительных единицах. ДМПД определяется как отношение максимальной допустимой потенциальной эффективной дозы к стандартной продолжительности работы в течение года, которая принимается для работников, не относящихся к группам А и Б, в случае природного облучения в производственных условиях - 2000 ч/год.

Вычисляют значение амбиентной дозы внешнего гамма-излучения в /-той контрольной точке за год И*(10);., мкЗв, по формуле

И*

где Тр1 - время работы данного работника на рассматриваемом рабочем месте 0-той контрольной точке) в течение года, час; И (10)! - мощность амбиентной дозы гамма-излучения в Ь той контрольной точке, мкЗв/ч.

Значение эффективной дозы внешнего облучения работника в Ьтой контрольной точке Б'Внеш, мЗв, вычисляется по формуле

Бвнеш = 0,001 • Н*

Расчет эффективной дозы, обусловленной внутренним облучением за счет изотопов радона и аэрозолей дочерних продуктов распада в воздухе выработки для Ьтой контрольной точки Б^п, мЗв [8], в предположении стандартного часового объема дыхания 1,2 м3/час, проводят по формуле:

Б*п = с! •

где С - дозовый коэффициент, мЗв/(час-Бк/м3), С=0,78-10-5 мЗв/(час-Бк/м3); Тр/ - время работы данного работника на

рассматриваемом рабочем месте (Ьтой контрольной точке) в течение года, час; А.. ЭРОА1 — абсолютную погрешность измерений ЭРОА изотопов радона, Бк/м3; АЭРОД1 - среднегодовое

значение ЭРОА изотопов радона в Ьтой контрольной точке, Бк/м3.

Годовую эффективную дозу производственного облучения работника природными источниками ионизирующего излучения БПр, мЗв, вычисляют по формуле:

БПр = Бвнеш + БКп

Проанализировав вышеизложенное, можно сделать вывод, что у горнорабочих Яковлевского рудника не превышается предел эффективной дозы облучения природными источниками излучения 5 мЗв в год. Однако для точной оценки годовой эффективной дозы облучения, необходимо проведение постоянного радиометрического мониторинга в горных выработках и учет времени нахождения каждого рабочего на определенном рабочем месте. В этом случае годовая эффективной дозы облучения будет складываться из доз облучения полученных на каждом конкретном рабочем месте (табл. 4).

Максимальная потенциальная эффективная доза за смену 8,578х10-3 мЗв.

Максимальная потенциальная эффективная доза за год 2,14 мЗв.

Таблица 4

Фотография рабочей смены

№ п/п Наименование операций Текущее время Время операции, (мин) МПД на участке, мЗв/мин МПД, мЗв

Начало операции Конец операции

1 Спуск по стволу № 1 8:00 8:05 0:05 -

2 Посадка в вагончики 8:05 8:25 0:20 2,225Е-05 4,450Е-04

3 Движение от стовола № 1 8:25 8:35 0:10 2,225Е-05 2,225Е-04

4 8:35 9:00 0:25 1.889Е-05 4,722Е-04

5 Осмотр забоя и приведение в безопасное состояние 9:00 9:20 0:20 1.620Е-05 3,241Е-04

6 Очистка ходовой тележки комбайна от просыпи 9:00 9:20 0:20 1.620Е-05 3,241Е-04

7 Ожидание ГТДМ 9:20 9:30 0:10 1.620Е-05 1.620Е-04

8 Управление комбайном 9:30 9:35 0:05 1.620Е-05 8Д01Е-05

9 Управление комбайном (погрузка, рубка забоя, ожидание ПДМ с отгрузки 9:35 14:35 5:00 1.620Е-05 4,861Е-03

10 Проверка направления 14:35 14:45 0:10 1.620Е-05 1.620Е-04

11 Обслуживание комбайна 14:45 15:20 0:35 1.620Е-05 5,671Е-04

12 Перекидка горной массы вручную 14:45 15:20 0:35 1.620Е-05 5,671Е-04

13 Движение для посадки в вагончики и ожидание отправки 15:20 15:35 0:15 1Д20Е-05 1.680Е-04

14 Движение к стволу № 1 15:35 15:45 0:10 2,225Е-05 2,225Е-04

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Королева H.A. Уровни облучения природными источниками излучения работников подземных предприятий неурановой промышленности / H.A. Королева, И.П. Стамат, М.В. Терентьев // Радиационная гигиена. -2008. — Том 1, № 4. — С. 26-30.

2. Павлов И. В. Уровни облучения подземного персонала рудников /И.В. Павлов // АНРИ. — 2004. — № 1 (36). — С. 2-7

3. Мироненкова H.A. Обоснование рациональных схем вентиляции при эксплуатации железнодорожных тоннелей в радоноопасных районах России с суровым климатом: дис.... канд. техн. наук: 05.26.01 / Наталья Александровна Мироненкова; С. — Петербург. гос. горн ун-т. - СПб., 2008. - 192 с.

4. Нормы радиационной безопасности: [СанПиН 2.6.1.2523. — 09:утверждены пост. гл. гос. сан. врача РФ 7 июля 2009 г.: по состоянию на 1 сент.2009 г.]. - СПб.: ЦОБТПБСППО, 2010. - 115 с.

5. Р2.2.2006-05. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. - Введ. 2005-11-01. — М.: Стандартинформ, 2005. — 158 с.

6. СП 2.6.1.2612-10 Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности. - Введ. 2010-02-11. - М.: Стандартинформ, 2010. - 110 с.

7. МУ2.6.1.25-2000 Дозиметрический контроль внешнего профессионального облучения. Общие требования. - Введ. 2000-02-15. - М.: Стан-

дартинформ, 2000. - 54 с.

8. МУ2.6.1.26-2000 Дозиметрический контроль профессионального

внутреннего облучения. Общие требования. - Введ. 2000-02-15. - М.: Стандартинформ, 2000. - 41 с. ГТТШ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Мироненкова Наталья Александровна — кандидат технических наук, доцент, natalie1@spmi.ru, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».

UDC 622.874, 502.55 RADIATION CONTROL IN WORKINGS

Mironenkova Natalya Aleksandrovna, Candidate of technical science, Assistant, e-mail: natalie1@spmi.ru, National mineral resources university «University of Mines», Russia.

The issue ofradiationlevel determination on solid commercial deposits take on enormous significance in the evaluation system of radioactivity situation since the fact that deposit's excavation and rock mass integrity violation define the steep curve of radiation exposure by natural radionuclides growth.In this article the technique of a hygienic assessment of working conditions on a radiation-hazardous harmful factor in workings is considered.

Key words: radon, hygienic assessment of working conditions, workings.

REFERENCES

1. Koroleva N.A. Urovni obluchenija prirodnymi istochnikami izluchenija rabotnikov podzemnyh predprijatij neuranovoj promyshlennosti (Exposure levels for personnel of non-uranium underground enterprises from natural irradiation sources)/ N.A. Koroleva, I.P. Stamat, M.V. Terent'ev // Radiacionnaja gigiena. 2008. Tom 1, No 4. pp. 26-30.

2. Pavlov I.V. Urovni obluchenija podzemnogo personala rudnikov (Exposure levels for personnel of mines) /I.V. Pavlov // ANRI. 2004. No 1 (36). pp. 2-7

3. Mironenkova N.A. Obosnovanie racional'nyh shem ventiljacii pri jekspluatacii zheleznodorozhnyh tonnelej v radonoopasnyh rajonah Rossii s surovym klimatom (Rational schemes of ventilation during the operation of railway tunnels in radonovich regions with harsh climate): dis.... kand. tehn. nauk: 05.26.01 / Natal'ja Aleksandrovna Mironenkova; S.-Peterburg. gos. gorn un-t. SPb, 2008. 192 p.

4. Normy radiacionnoj bezopasnosti (The norms of radiation safety): [SanPiN 2.6.1.2523-09:utverzhdeny post. gl. gos. san. vracha RF 7 ijulja 2009 g.: po sostojaniju na 1 sent.2009 g.]. SPb.: COBTPBSPPO, 2010. 115 p.

5. R2.2.2006-05. Rukovodstvo po gigienicheskoj ocenke faktorov rabochej sredy i trudovogo processa. Kriterii i klassifikacija uslovij truda (Guidance on hygienic assessment of the factors of the working environment and working process. Criteria and classification of working conditions). Vved. 2005-11-01. Moscow: Standartinform, 2005. 158 p.

6. SP 2.6.1.2612-10 Osnovnye sanitarnye pravila obespechenija radiacionnoj bezopasnosti (Basic sanitary rules of radiation safety). Vved. 2010-02-11. Moscow: Stan-

dartinform, 2010. 110 p.

7. MU2.6.1.25-2000 Dozimetricheskij kontrol' vneshnego professionalnogo oblu-chenija. Obshhie trebovanija (radiation control external occupational exposure. General requirements). Vved. 2000-02-15. Moscow: Standartinform, 2000. 54 p.

8. MU2.6.1.26-2000 Dozimetricheskij kontrol' professional'nogo vnutrennego obluchenija. Obshhie trebovanija (Dosimetric control of occupational internal exposure. General

requirements). Vved. 2000-02-15. Moscow: Standartinform, 2000. 41 p.