МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР
ВРЕМЕННЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Казань 1980
ВРЕМЕННЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
по профилям выполняется с удлинителем гильзы в два приема с нижней и верхней части обрыва или — при необходимости — с помощью каротажной аппаратуры. Расстояние между профилями в зависимости от геологических особенностей строения обследуемого участка, изменчивости гамма-поля, размеров обнажений и карьеров может изменяться от 2—5 до 25—50 м. Гамма-измерения по профилям ведутся с расстоянием между точками замеров от 1—2 до 5 м со сплошным прослушиванием промежутков. Выявленные аномалии детализируются путем уменьшения интервалов гамма-наблюдений до 0,2—0,1 м с оконтуриванием аномальных участков за пределами профиля.
Определение радиоактивности горных пород в обнажениях и горных выработках ведется таким образом, чтобы были охарактеризованы все встреченные разновидности пород. Маломощные прослои различных пород, жильные образования, зоны дробления, рассланцевания, гидротермальной переработки, минерализации, области контактов между различными горными породами обследуются особо, со сгущением сети гамма-измерений.
Полученные данные о радиоактивности горных пород проверяют 10%-ным объемом контрольных измерений, выполненных тем же методом, но другим прибором. При этом относительная среднеквадратическая погрешность не должна превышать±10% (согласно существующим методическим указаниям по гамма-съемке.)
Результаты полевых наблюдений заносят в специальный журнал (приложение 10). Значения гамма-активности пород в точках замеров показываются на зарисовках обнажений и горных выработок или на накладках из кальки, которые совмещаются с геологическими планами обнажений и горных выработок.
Учитывая полученные значения радиоактивности пород по обнажениям и горным выработкам, выделяют участки развития горных пород, соответствующих по гамма-активности стройматериалам первого и других классов. На участках пород с гамма-активностью, превышающей радиоактивность стройматериалов первого класса, намечаются места для гамма-спектрометрических исследований и опробования на радиоактивные элементы.
4.2. Изучение гамма-активности горных пород по скважинам
Определение гамма-активности горных пород по скважинам при поисках и разведке месторождений стройматериалов производится посредством гамма-каротажа. При гамма-каротаже определяется мощность дозы гамма-излучения, создаваемая породами вдоль оси скважины (в 4я-геометрии), что дает возможность использовать результаты измерений для получения данных о содержании радионуклидов в породах.
Гамма-каротаж выполняют специалисты каротажных партий (отрядов) согласно существующим инструкциям и методическим указаниям. Измерение радиоактивности пород по скважине произ-
10
водится сцинтилляционной аппаратурой (СРП-68-02, СРП-68-03, РСК-М, РСК-У, ДРСТ-1, ДРСТ-3-60, ДРСА, РУР-1, КУРА-1, РУР-2, КУРА-2 и другой), прошедшей хметрологический контроль. Регистрацию гамма-активности пород ведут путем непрерывной или точечной записи. Результаты каротажа после обработки и внесения поправок на поглощение гамма-излучения буровым раствором и обсадными трубами отображают на геологическом разрезе по скважине в виде кривой гамма-активности пород.
При использовании данных гамма-каротажа:
— рассчитывают величину граничной интенсивности гамма-излучения в измерении 4я-геометрии стройматериалов первого класса для выделения по разрезу скважины горных пород с радиационными параметрами строительных материалов этого класса;
— определяют суммарную удельную активность радионуклидов для горных пород, имеющих низкую радиоактивность (стройматериалов первого класса);
— проводят количественную интерпретацию по определению содержаний радиоактивных элементов в эквиваленте одного радионуклида в интервалах пород с гамма-активностыо, превышающей радиоактивность стройматериалов первого класса.
Величина граничной интенсивности гамма-излучения в измерении 4л-геометрии для стройматериалов (горных пород) первого класса рассчитывается с учетом типа конкретно применяемой аппаратуры. Для расчета, используя формулы:
100%
принимая А = Ас, составляется выражение
где I — искомое граничное значение гамма-активности, определяемое в мкР/ч (иА/кг); К0—коэффициент пересчета интенсивности гамма-излучения в процентное содержание радионуклида в мкР/ч (пА/кг) на 0,01% равновесного урана, тория, природного калия для аппаратуры конкретного типа (см. приложение И); А с— величина граничного значения суммарной удельной активности радионуклидов в стройматериалах первого класса, равная 10 пКи/г; А—радиоактивность 1 г радионуклида в Ки (значения Ai/, Ати» Ак приведены в начале главы 4).
При гамма-каротаже определяется радиоактивность, связанная с несколькими радионуклидами. Не имея данных о раздельном содержании радиоактивных элементов, суммарную радиоактивность можно выразить в эквиваленте одного радионуклида. Полагая, что радиоактивность пород целиком обусловлена одним радионуклидом, с учетом выражения (8) граничное значение гамма-активности (I) рассчитывается:
Пример расчета величины граничной интенсивности гамма-излучения (I) по приведенным формулам дан в приложении 12.
а) по урану |
1= |
Коу • Ас • 100% |
(9) |
А и |
б) по торию |
I = |
К oTh • Ас. 100% |
(Ю) |
1,43 • А™ |
в) по калию |
I = |
Кок • Ас- 100% |
(П) |
0,077 . А к |
|
При отнесении пород к первому классу за граничное значение гамма-активности принимается наименьшие из величин, рассчитанных по урану, торию и калию. Для аппаратуры, приведенной в приложении 13, величина граничной интенсивности гамма-излучения стройматериалов (горных пород) первого класса в измерении 4я-геометрии берется от 40 до 71 мкР/ч, или от 2,8680 до 5,0907 пА/кг.
Суммарная удельная активность для пород с низкой радиоактивностью определяется с использованием выражения (8), преобразованного в формулу:
I - А
К0- Ю0%’
где Ас — суммарная удельная активность, выраженная через значение удельной активности одного радионуклида; I — гамма-активность породы в мкР/ч (пА/кг), измеренная конкретным прибором.
I • Ас/
Кои • Ю0%’
I - 1,43 Атн
Котн • Ю0% *
I • 0,077 А к
К ок • Ю0% ‘
Принимая условие, что радиоактивность пород связана с присутствием одного какого-либо радионуклида, суммарная удельная активность рассчитывается: а) по урану
Пример определения величины суммарной удельной активности радионуклидов в породах по данным гамма-каротажа с учетом типа применяемой аппаратуры приведен в приложении 14. Из полученных значений Ас по урану, торию и калию, наибольшее
используется для радиационно-гигиенической оценки полезного ископаемого.
Допускаются расчеты значений граничной интенсивности гамма-излучения стройматериалов второго, третьего и четвертого классов, а также суммарной удельной активности радионуклидов для пород с повышенной радиоактивностью. Однако достаточной точности при этом не обеспечивается. Результаты являются приближенными и пригодны для использования лишь в комплексе с данными лабораторных анализов проб пород.
Для аномальных участков, выявленных в скважине при гамма-каротаже, с радиоактивностью пород, превышающей граничное значение гамма-активности стройматериалов первого класса, проводится количественная интерпретация по определению содержаний радиоактивных элементов в эквиваленте урана. Предлагается к использованию широко применяемый графический способ количественной интерпретации результатов гамма-каротажа. В основу этого способа положена зависимость: S = Ко// • Су h, (16) где S — площадь гамма-аномалии в (мкР/ч)*см [ (пА/кг) *см]; h— мощность интервала пород (по стволу скважины), обогащенных радионуклидами, см; Си—средняя концентрация урана в породах аномального интервала, в 0,01% урана; Кос/ —аппаратурный пе-ресчетный коэффициент в мкР/ч (пА/кг) на 0,01% равновесного урана.
Исходя из приведенного выражения (16), средняя концентрация урана в породах аномального интервала рассчитывается следующим образом:
Определение мощности аномального интервала и площади аномалии производится графически по кривой гамма-каротажа, записанной или построенной в масштабе 1:50— 1:20. Границы (мощность) аномального интервала (тела, пласта, обогащенного радионуклидами) устанавливается в зависимости от формы кривой гамма-активности пород различными способами:
1. Аномалия локальной формы, связанная с единичным маломощным (до 0,4 м) телом (пластом), имеющим четкие контакты с вмещающими породами. Границы тела (пласта) определяются способом ZV2 (рис. 4.1). На крылья аномалии выносят точки А и В со значением гамма-излучения, соответствующим V2lmax (максимальной интенсивности) без фона вмещающих пород. Вертикальное расстояние между этими точками и прямой, проведенной из максимума аномалии на ось глубин, в масштабе графика будет соответствовать значениям Z\ и Z2, которые в сумме составляют Zl/2- По номограммам выбирают график, соответствующий конкретной плотности пород (группа кривых а—е) и диаметру скважины (кривые 1—5) (рис. 4. 2). Находят точку пересечения величины ZV2 с выбранным графиком. Из этой точки опускают перпендикуляр на линию мощностей, по которой определяется
13
riKP/vfnA/KrJ
|
Рис. 4.1. Определение мощности маломощного тела (пласта), обогащенного радиоактивными элементами, способом Z‘/2«
1 шах— максимальная интенсивность гамма-излучения;
А, В — точки на крыльях аномалии, в которых I (интенсивность) = */а Umax); О — О’ — ось глубин; С — точка на оси глубин, соответствующая Imtx; Zl, Z2 — полуширина аномалии на уровне 1/2 1шах;
h —мощность тела (пласта) по стволу скважины;
S — площадь аномалии (заштрихована). |
искомая мощность пласта (тела). Далее из точки С на оси глубин, соответствующей максимальному значению гамма-аномалии, в обе стороны откладывают отрезки, равные половине мощности, определенной по номограмме (рис. 4.1). В сумме оба отрезка составляют мощность тела (пласта).
2. Аномалия с максимумом овальной формы, вызванная единичным телом (пластом) достаточной мощности (более 0,4 м). Для определения границ тела (пласта) применяется метод ‘Ытах Согласно этому методу положение точек А и В на крыльях кривой соответствует 72I шах (рис. 4.3). Расстояние между точками по вертикали отвечает мощности тела (пласта).
3. Кривая гамма-каротажа сложного строения (с краевыми максимумами), обусловленная близко расположенными телами (пачкой пластов), обогащенными радиоактивными элементами.
60 50 40 50
го 10 „о |
|
|
|
|
|
|
/ |
|
/ |
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\л |
W/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уч. |
|
уъ? |
ЦуА |
|
|
|
\5 |
|
|
|
fi |
|
уч |
4'^ |
|
ы |
уЛ |
|
|
|
|
|
3~ |
|
|
КЗ |
& |
№ |
S'-?*' |
|
|
|
> / ✓ |
|
1 |
|
|
|
*/ |
1 |
|
|
Z |
и |
|
1 ^ |
/ |
|
А |
|
|
|
|
|
|
ю го зо чо so во h см
S' . *_
о w го зо чо so во h, смо 10 го зо чо so во h см
Р а *
0 о ю го 5о чо so во h. см
ю го so но so во h, см
е - —т—,—:—.
о ю го зо чо 5о во п,см
о ^
Рис. 4.2. Номограммы для определения мощности аномального интервала (пласта, тела), обогащенного радионуклидами, способом Z‘/2*
Плотность породы г/см3: а — 3,5; б — 3,0; в — 2,5; г — 2,0; д—1,5; е — 1,25.
Диаметр скважины, мм: 1—40; 2—80; 3—120; 4—200; 5—300.
Положение точек А и В на крыльях диаграммы устанавливают по краевым максимумам на 7г 1тах > затем определяют общую мощность тел (пачки пластов) (рис. 4.4).
При использовании указанных способов определения мощности аномальных интервалов, как показано на рис. 4.1, 4.3, 4.4, площадь аномалии ограничивается графиком гамма-каротажа, линиями нормального поля, границами интервала пород (тела, пласта, пачки), обогащенных радиоактивными элементами и осью глубин.
4. Плавная гамма-каротажная кривая, связанная с пачкой пластов, с постепенным уменьшением концентраций радиоактивных элементов к крйевым частям аномальной зоны. Положение точек А и В на диаграмме определяют по величине граничной интенсивности гамма-излучения стройматериалов первого класса, установленной для конкретной аппаратуры (см. приложение 13). Границы аномальной зоны находятся по проекциям на ось глубин из этих точек (рис. 4.5). В этом случае площадь аномалии ограничивается графиком гамма-каротажа, границами интервала пород, обогащенных радиоактивными элементами, и осью глубин.
Полученное значение мощности аномального тела, а также
15
УДК 543.52:613:553.5:550.812:001.8
Временные методические указания по радиационно-гигиенической оценке полезных ископаемых при производстве геологоразведочных работ на место рождениях строительных материалов составлены Всесоюзным научно-исследовательским институтом геологии нерудных полезных ископаемых (ВНИИгеол-иеруд) Мингсо СССР при участии Управления неметаллических полезных ископаемых, стройматериалов и горнохимического сырья Мингео СССР, Отдела нерудного сырья ГКЗ СССР, Ленинградского научно-исследовательского институт та радиационной гигиены (ЛНИИРГ) Минздрава РСФСР и Производственного геологического объединения «Уралгеология» Мингео РСФСР; рассмотрены и одобрены секцией нерудного сырья Экспертно-технического совета ГКЗ СССР.
Требования настоящих указаний обязательны для выполнения всеми организациями, независимо от их ведомственной подчиненности, при поисках и разведке месторождений строительных материалов, проектировании предприятий по добыче полезных ископаемых и переработке минерального сырья для производства стройматериалов.
© Всесоюзный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых (ВНИИгеолнеруд), 1986
«УТВЕРЖДАЮ»
ЗАМЕСТИТЕЛЬ МИНИСТРА ГЕОЛОГИИ СССР В. М. ВОЛКОВ
8 ЯНВАРЯ 1986 г. |
«СОГЛАСОВАНО»
ПРЕДСЕДАТЕЛЬ ГКЗ СССР А. М. БЫБОЧКИН
7 ЯНВАРЯ 1986 г. |
ВРЕМЕННЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Горные породы, используемые для производства строительных материалов, содержат естественные радиоактивные элементы (радионуклиды). Радиоактивные элементы являются источником ионизирующего излучения, которое действует на людей (термины, определения основных понятий и единицы измерений радиоактивного излучения см. в приложении 1).
Стройматериалы, изготовленные из пород с повышенным содержанием радионуклидов, увеличивают облучение населения при использовании их в строительстве различных сооружений. Для ограничения воздействия радиоактивного излучения на организм человека установлены нормы допуска содержаний естественных радионуклидов в строительных материалах, используемых в различных видах строительства. Допустимые уровни концентрации радионуклидов в строительных материалах, предназначенных для строительства жилых и общественных зданий, определены в Нормах радиационной безопасности НРБ-76 (приложение 2). Параметры радиоактивности, ограничивающие применение стройматериалов в других видах строительства (промышленное, дорожное).
3
приведены в методических рекомендациях по радиационно-гигиенической оценке строительных материалов, разработанных Ленинградским научно-исследовательским институтом радиационной гигиены (ЛНИИРГ) Минздрава РСФСР. Согласно этим рекомендациям все строительные материалы подразделяются на 5 классов, для каждого из которых ограничена область возможного их промышленного использования (приложение 3).
Ограничение возможностей использования минеральных строительных материалов в народном хозяйстве в связи с установленными нормами их радиоактивности требует обеспечения радиационно-гигиенической оценки полезного ископаемого в процессе геологоразведочных работ. Необходимость такой оценки установлена рядом Государственных стандартов на минеральное сырье для производства различных строительных материалов (ГОСТ 23845-79, ГОСТ 24100-80, ГОСТ 25226-82, ГОСТ 25264-82). Эта оценка должна выполняться по единой методике с учетом стадийности геологоразведочных работ и радиационных нормативов стройматериалов, приведенных в НРБ-76 и методических рекомендациях ЛНИИРГа.
В настоящих указаниях рассмотрены основные вопросы, связанные с радиационно-гигиенической оценкой полезных ископаемых при производстве геологоразведочных работ на строительные материалы.
2. РАДИОАКТИВНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Для производства строительных материалов используются разнообразные магматические, осадочные и метаморфические породы, характеризующиеся различными содержаниями радионуклидов' (урана, радия, тория и калия). Основными источниками радиоактивного излучения являются радий — 226Ra и торий — 232Th с продуктами распада, а также радиоактивный изотоп калия — ,|0К.
Радий представляет собой продукт распада урана. Радиоактивность радия в 3-106 раз больше активности урана в равных массах. В неизмененных породах и минералах эти элементы обычно встречаются в соотношении: 1 грамм радия на 3 тонны урана. При сохранении продуктов распада существует радиоактивное равновесие (на одну часть урана приходится 3,4-10—7 частей радия).
Уран и торий находятся в горных породах, исключая рудные скопления, преимущественно в рассеянном состоянии в породообразующих и акцессорных минералах. Эти элементы концентрируются также в акцессорных минералах более высокой радиоактивности, в виде изоморфной примеси (ортите, цирконе, пирохло-
4
ре, ксенотиме, сфене и др.). Кроме того, уран может находиться в сорбированном состоянии в фосфатах, аллофане, лимоните, пси-ломелане, глауконите, углеводородистых органических соединениях, цеолитах. Повсеместно уран сопровождается радием.
Калий входит в состав слюд и полевых шпатов в магматических и метаморфических породах, а также калийных солей, глауконита, алунита и других минералов осадочных пород. Радиоактивный изотоп 40К составляет 0,012% всего калия.
Для горных пород различных типов характерны свои средние содержания (кларки) радиоактивных элементов. Средние значения и возможные колебания концентраций радионуклидов в магматических и осадочных породах приведены в приложении 4.
Для ультраосновных и основных магматических пород (перидотиты, габбро, диабазы, базальты) присущи весьма низкие содержания радиоактивных элементов. Породы среднего состава (диориты, андезиты) имеют несколько большую, но в общем низкую радиоактивность. Кислые и щелочные магматические породы (граниты, липариты, сиениты) характеризуются более высокими параметрами радиоактивности. Отмечается возрастание содержаний радионуклидов с увеличением кислотности и щелочности (ка-лиеносности) пород. Наибольшей радиоактивностью отмечаются лейкократовые и аляскитовые граниты, щелочные и нефелиновые сиениты, трахиты, трахилипариты. Для кислых и щелочных интрузивных пород с нормальной и повышенной радиоактивностью характерно неравномерное распределение радионуклидов.
В осадочных горных породах концентрации радиоактивных элементов примерно соответствуют содержанию их в магматических породах среднего состава и, в основном, несколько ниже, чем в граиитоидных породах. В общем характерно увеличение радиоактивности от карбонатных к песчаным, а затем к глинистым породам. Возможно повышение радиоактивности осадочных пород при наличии в них органического и фосфатного вещества (сорбентов урана с радием), а также обогащение обломочных пород радиоактивными акцессорными минералами.
Радиоактивность метаморфических горных пород зависит от состава, радиогеохимических особенностей материнских пород и их метаморфических преобразований. Характерные концентрации радионуклидов в метаморфических породах различных стадий метаморфизма приведены в приложении 5. Для горных пород ранних стадий метаморфизма характерно содержание радиоактивных элементов, близкое к их концентрации в материнских породах. Более высокими содержаниями радионуклидов отличаются гнейсы и сланцы, образовавшиеся за счет кислых магматических пород. В продуктах высших стадий метаморфизма первичные радиогео-химические особенности горных пород нивелируются, метаморфические породы характеризуются низкими слабо изменяющимися содержаниями урана (радия) и тория. Среди ультраметаморфи-ческих пород наблюдается обогащение радиоактивными элементами продуктов второй стадии гранитизации и мигматизации (па-
5
лингенно-метасоматические и интрузивно-анатектоидные образования).
Магматические ультраосновные, основные и средние породы, осадочные терригенные, кремнистые и карбонатные породы и продукты их метаморфизма при кларковых содержаниях радиоактивных элементов (приложения 4, 5), в соответствии с НРБ-76 и методическими рекомендациями ЛНИИРГа (приложения 2, 3), представляют собой минеральное сырье, пригодное для производства строительных материалов первого класса, используемых при строительстве жилых и общественных зданий. Однако следует учитывать также возможность отнесения некоторых из названных разностей пород к полезным ископаемым, пригодным лишь для изготовления стройматериалов второго, третьего и четвертого классов, применяемых в промышленном и дорожном строительстве. Это осадочные обломочные породы, обогащенные радиоактивными акцессорными минералами, и различные осадочные и метаморфические породы, содержащие фосфатное и органическое вещество с ураном и радием.
Кислые и щелочные магматические горные породы, а также ультраметаморфические породы, с учетом изменчивости параметров их естественной радиоактивности, пригодны для производства стройматериалов в одних случаях—первого, в других — второго, третьего, четвертого классов.
3. ГРУППЫ МЕСТОРОЖДЕНИИ СТРОЙМАТЕРИАЛОВ С РАЗЛИЧНОЙ РАДИОАКТИВНОСТЬЮ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО
По степени радиоактивности и характеру распределения пород с различным содержанием радионуклидов все месторождения строительных материалов могут быть разделены на три группы:
I группа. Месторождения, целиком представленные полезными ископаемыми с низкой радиоактивностью. Все горные породы, слагающие месторождение, пригодны для производства строительных материалов, которые могут использоваться во всех видах строительства без ограничения (соответствуют НРБ-76, первый класс по методическим рекомендациям ЛНИИРГа).
II группа. Месторождения, сложенные слаборадиоактивными горными породами с участками, прослоями, линзами, жилами, дайками пород с повышенной радиоактивностью. При селективной отработке месторождения основная масса горных пород может использоваться для производства строительных материалов, применяемых во всех видах строительства (первый класс). Из пород с повышенной радиоактивностью, слагающих локальные участки, возможно изготовление стройматериалов, используемых в про-
6
мышленном и дорожном строительстве (второго, третьего и четвертого класса).
III группа. Месторождения, представленные преимущественно или полностью горными породами с повышенной радиоактивностью. При разработке месторождения горные породы могут использоваться для производства строительных материалов, применяемых в промышленном и дорожном строительстве (второго, третьего и четвертого класса). В отдельных случаях возможна селективная выемка пород с низкой радиоактивностью для получения в ограниченном объеме стройматериалов, используемых в жилищном и культурно-бытовом строительстве (первый класс.)
Месторождения I группы разведываются в первую очередь. Разведка и промышленное освоение месторождений II и III групп допустимы в исключительных случаях, в районах, испытывающих острый дефицит в строительных материалах, где невозможно выявить под разведку участки, целиком представленные горными породами с низкой радиоактивностью. При этом должно быть документально оформлено согласие потребителя на сырье для производства стройматериалов повышенной радиоактивности, используемых в строго ограниченных областях строительства.
4. СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ НА СТРОЙМАТЕРИАЛЫ
Радиационно-гигиеническая оценка полезных ископаемых на месторождениях строительных материалов включает определение мощности дозы гамма-излучения, создаваемой радиоактивными элементами горных пород на месте их залегания, и установление величины суммарной удельной активности радионуклидов в породах. По этим показаниям оценивается возможность использования горных пород для производства строительных материалов первого и других классов.
Мощность дозы излучения определяется гамма-методом путем изучения радиоактивности горных пород в 2л-геометрии измерения по естественным обнажениям и в 4я-геометрии измерения при каротаже скважин.
Суммарная удельная активность радионуклидов устанавливается по содержаниям радиоактивных элементов в породах, определяемым по данным гамма-каротажа, в результате гамма-спектрометрических измерений на месте залегания горных пород и различными методами лабораторных исследований проб пород.
Для определения величины суммарной удельной активности 1
естественных радионуклидов (Ас) используется соотношение (согласно п. 7.13 НРБ-76, приложение 2):
АС=А*«+1,43 А тн + 0,077 Ак (пКи/г), (1)
где ARa и ATh —удельные активности 226Ra и 232Th, находящиеся в равновесии с остальными членами уранового и ториевого семейства, а Ак — удельная активность 40К (пКи/г).
Расчет Ас производится следующим образом. Удельная активность (А) каждого радионуклида с учетом его концентрации (С%) в породах устанавливается по формуле:
д — С0//° . д /о\
100% А’
где А — радиоактивность I г радионуклида в Ки.
Ала составляет 1,0 Ки/г,
А и (в равновесии) = 3,4* 10“1 Ки/г,
Ять (в равновесии) = 1,1 -10"1 Ки/г,
А к (природного) =8,5*10“10 Ки/г.
В выражение (1) подставляются значения удельной активности радионуклидов, определяемые по формуле (2):
Ас = дат'+ МЗОТ¥' А'‘ + 0'0Г7 Тю£ ■1к '<3)
При введении числовых значений радиоактивности 1 г радия, тория и калия получается:
д —С/?д% ' . ^ гг # , 1 43^™%..11. in-1 Ки/г -4- 0 077^к ^
А 100% ' *+ ’100% ’ Д ^ 1 100%
. 8,5 . 10-10 Ки/г. (4)
С переводом значения Ки/г в пКи/г (1Ки = 1012 пКи) выражение приобретает вид:
CRa% 1012 пКи/г + 1,43-Ст|,%
+ 0,077^щг • 8,5 • Ю-о • 10'2 пКи/г. (5)
Подставляя в это выражение значения содержаний радия, тория и калия, производится расчет Ас с получением результатов в пКи/г.
Если в горных породах определяется концентрация урана, а не радия, в выражение (5) подставляется содержание равновесного урана со значением радиоактивности I г радионуклида в Ки по урану (Аи ). Получается выражение:
Ас = гей •3,4 •10-7'1012 пКи/г + 1>43ш|0'1,1 ‘10-7'
• Ю'2 пКи/г+0,077^^ • 8,5 • 10"10 • 1012 пКи/г. (6)
Пример расчетов Ас по содержаниям радия, урана, тория и
калия дается в приложении 6. В приложениях 7, 8 и 9 приводятся величины удельной активности радионуклидов в породах, рассчитанные для определенных содержаний урана, тория и калия соответственно.
4.1. Измерение гамма-активности горных пород в обнажениях и горных выработках
При измерениях гамма-активности горных пород в обнажениях и горных выработках определяется общая радиоактивность породы (в 2я-геометрии). В процессе поисков и разведки месторождений полученные показания гамма-активности пород используются для выделения полезного ископаемого с радиационными параметрами стройматериалов первого и других классов (приложение 3).
Для определения гамма-активности пород используются поисковые радиометры (СРП-68-01 и другие) со сцинтилляционными детекторами, прошедшие метрологическую поверку. Подготовка аппаратуры к работе, измерение радиоактивности пород и обработка полученных значений производятся в соответствии с существующими положениями, приведенными в инструктивных указаниях по гамма-съемке и паспортах, прилагаемых к приборам.
Измерение радиоактивности горных пород ведется по поверхности обнажений, стенкам и дну горных выработок по методике, применяемой при поисках радиоактивных полезных ископаемых. Вначале изучается уровень радиоактивности пород по обнажению, горной выработке с помощью телефона прибора. При прослушивании поверхности пород определяется общий характер гамма-поля, отмечаются участки с аномальной радиоактивностью.
Обнажения небольших размеров, расчистки, канавы, траншеи, шурфы подвергаются сплошному прослушиванию по прямым линиям или по Z-образным профилям. Фиксированные измерения радиоактивности пород ведутся в местах с нормальным фоном гамма-излучения по сети 1X1 м (1X2 м), на аномальных участках со сгущением точек наблюдений до 0,2X0,2 м (0,1X0,1 м). Количественные замеры гамма-активности пород производятся в канавах и траншеях по одной или двум противоположным длинным стенкам и дну, в шурфах — по двум смежным или четырем стенкам и забою.
На протяженных обнажениях и в карьерах определение радиоактивности пород путем прослушивания на телефон ведется по Z-образным маршрутам. Малодоступные участки (скальные выступы обнажений, береговые обрывы, стенки карьеров) изучаются с помощью телефона по линейному маршруту вдоль основания вертикальной поверхности пород. Фиксируемые измерения гамма-активности пород производятся по профилям, ориентируемым по возможности вкрест простирания пород. В карьерах профили гамма-съемки прокладываются через дно и стенки и по периметру. Обследование вертикальных стенок обнажений и уступов карьеров 2
1
2