地下洞室健康危害防治技術(shù)研究*

張良平，雷 文，婁彩紅，薛新華

(1.中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 611700； 2.四川大學(xué)水利水電學(xué)院，四川 成都 610065)

0 引言

地下洞室是一個(gè)相對(duì)密閉環(huán)境，施工環(huán)境較惡劣，人員在隧洞施工中呆的時(shí)間較長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間照射接觸肯定有一定傷害，但傷害形式、如何避免和減少傷害等問(wèn)題是一個(gè)相對(duì)陌生的領(lǐng)域[1-2]。袁建新[3]以新疆天池抽水蓄能電站為例, 通過(guò)研究有害氣體的來(lái)源、種類(lèi)、特征、運(yùn)移方式等，尋找合適的測(cè)試和評(píng)估方法，提出針對(duì)天池蓄能電站的安全防護(hù)措施；梅稚平等[4]介紹了地下洞室有毒氣體的成分、特征、發(fā)生條件及危害等，提出具體的工程防護(hù)手段；楊文濤等[5]對(duì)水電工程地下洞室中可能產(chǎn)生的職業(yè)危害及防護(hù)方法進(jìn)行了說(shuō)明；馬行東等[6]對(duì)地下洞室有毒有害氣體成因進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，同時(shí)對(duì)處理措施進(jìn)行了重點(diǎn)闡述；劉曉義等[7]研究了水蓄能電站施工期職業(yè)病危害的影響因素與防治方案，同時(shí)給出相應(yīng)管理要點(diǎn)。

大崗山泄洪洞工程開(kāi)挖斷面大，多處存在巖脈破碎帶及斷層，地下水豐富，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的幾率較高，同時(shí)受到有害氣體、粉塵影響，存在通風(fēng)、排煙困難等難題，施工環(huán)境較惡劣，健康危害問(wèn)題必須解決，以防止健康危害災(zāi)害發(fā)生。因此，有必要開(kāi)展相關(guān)研究，以采取針對(duì)性措施，保證泄洪洞安全、快速、綠色、和諧地完成施工任務(wù)，并取得大型地下工程災(zāi)害防治技術(shù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和成果。因此，以大崗山水電站泄洪洞工程為依托，探究了地下洞室施工期危害來(lái)源及危害機(jī)理，同時(shí)對(duì)γ射線的測(cè)定與評(píng)估進(jìn)行了說(shuō)明，最后提出有害氣體及γ射線的預(yù)防和防護(hù)措施。

1 工程概況

作為大渡河干流水電規(guī)劃的第十四級(jí)電站，大崗山水電站壩址位于瀘定—石棉段的大渡河中游，占全流域面積的81%。該水電站最大壩高210m，最大水頭178m，最小水頭156.8m，額定水頭160m，發(fā)電引用流量1 834m3/s。該電站泄洪洞由進(jìn)水口、洞身段、出口段與下游防護(hù)工程組成。泄洪洞長(zhǎng)1 077.5m，縱坡i為0.103 9。開(kāi)挖斷面寬16m、高21m，開(kāi)挖斷面面積接近335m2，為特大斷面洞室。

2 主要危害來(lái)源

大崗山泄洪洞坡度i為0.103 9，坡度較陡，進(jìn)出口工作面受邊坡開(kāi)挖影響，必須通過(guò)施工支洞進(jìn)入主洞開(kāi)挖工作面，施工支洞斷面較小，同主洞軸線交角>60°，通風(fēng)、排煙較困難，但必須進(jìn)行鉆爆、噴護(hù)和機(jī)械開(kāi)挖裝運(yùn)作業(yè)，隧洞為花崗巖體，其中存在有毒氣體和γ射線。因此，危害健康的主要來(lái)源為爆破氣體、粉塵、油煙、氡氣、γ射線等。

根據(jù)地質(zhì)資料及放射性和有害氣體測(cè)試成果，微新巖體的γ輻射年有效劑量當(dāng)量平均值為2.15～3.95mSv，高于規(guī)定限值，超過(guò)GB 18871—2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定γ輻射年有效劑量當(dāng)量≤1mSv；巖體氡子體平衡當(dāng)量濃度很高且較穩(wěn)定，大多介于1 000～5 000 Bq/m3，PD03探洞2005年測(cè)試最高達(dá)22 814Bq/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于限值，超過(guò)GB 16356—1996《地下建筑氡及其子體控制標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定待建地下建筑物氡子體平衡當(dāng)量濃度的限值為200Bq/m3。同時(shí)，隧洞施工通風(fēng)排煙困難，存在大量噴護(hù)粉塵、爆破有毒有害氣體、施工機(jī)械煙塵等對(duì)施工人員健康造成危害的因素，施工環(huán)境非常惡劣，易發(fā)生中毒窒息、輻射危害等健康危害災(zāi)害。

3 健康危害結(jié)果分析

3.1 一般性危害與災(zāi)害

隧洞施工主要是爆破氣體、粉塵、油煙、氡氣和γ射線危害，爆破氣體和氡氣突然釋放會(huì)引發(fā)突發(fā)事件，且隧洞施工人員眾多，災(zāi)害發(fā)生將造成群體事件，其他危害因素主要是緩釋作用對(duì)人體健康危害，當(dāng)長(zhǎng)期在惡劣環(huán)境中施工也會(huì)造成嚴(yán)重的職業(yè)病危害，同時(shí)也可能是較大的群體事件，并造成惡劣的社會(huì)影響和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 健康危害的人體組織

根據(jù)醫(yī)學(xué)資料和有關(guān)報(bào)道，爆破氣體、粉塵、油煙、氡氣主要是危害人體肺部器官。γ射線危害的高度敏感組織是淋巴組織、胸腺(骨髓組織)、胃腸上皮，尤其是小腸隱窩上皮細(xì)胞、性腺；危害的中度敏感組織是腎、肝、肺組織的上皮細(xì)胞。

3.3 輻射危害及控制標(biāo)準(zhǔn)

1)關(guān)于輻射劑量 最常用的輻射劑量有3個(gè)，即吸收劑量、當(dāng)量劑量和有效劑量：①吸收劑量 是指單位質(zhì)量的組織或器官吸收的輻射能量大小，吸收劑量的單位為戈瑞(Gy)；②當(dāng)量劑量 是組織或器官接受的平均吸收劑量乘以輻射權(quán)重因子后得到的乘積，單位為希沃特(Sv)；③有效劑量 為各組織的當(dāng)量劑量和各自的組織權(quán)重因子的乘積總和，有效劑量的單位也是希沃特(Sv)。

2)劑量率 即單位時(shí)間內(nèi)的吸收劑量。一般來(lái)說(shuō)，總劑量相同時(shí)，劑量率越高，生物效應(yīng)越大。在極小的劑量率條件下，當(dāng)機(jī)體損傷與其修復(fù)相平衡時(shí)，機(jī)體可長(zhǎng)期接受照射而不出現(xiàn)損傷。小劑量長(zhǎng)期照射，當(dāng)累積劑量很大時(shí)，便可產(chǎn)生慢性放射損傷。

3)對(duì)人體危害 γ射線穿透力強(qiáng)，能穿透1m多厚的水泥墻，一個(gè)能量為1MeV的γ射線便足以穿透人體。輻射能引起生殖細(xì)胞遺傳物質(zhì)的變化，形成遺傳效應(yīng)。

3.4 γ射線現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

1)檢測(cè)儀器 采用JB4000智能化χ-γ輻射儀(見(jiàn)圖1)，依托工程洞室的不同部位進(jìn)行γ射線輻射劑量檢測(cè)。該儀器主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

圖1 JB4000智能化χ-γ輻射儀

表1 輻射儀主要技術(shù)參數(shù)

2)檢測(cè)結(jié)果及分析 根據(jù)揭露的巖石地質(zhì)情況和洞室各部位埋深、支護(hù)形式、支護(hù)施工時(shí)間，主要在洞室不同部位進(jìn)行γ射線輻射劑量檢測(cè)，并進(jìn)行記錄?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作完成后，根據(jù)洞室?guī)r石和地質(zhì)條件、支護(hù)形式等情況，進(jìn)行γ射線輻射劑量的統(tǒng)計(jì)分析工作，為水電工程地下洞室施工γ射線輻射防護(hù)提供一定參考。檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 泄洪洞各部位γ射線檢測(cè)結(jié)果

4 健康預(yù)防措施

1)項(xiàng)目部應(yīng)向業(yè)主索取有關(guān)職業(yè)衛(wèi)生專(zhuān)篇的可行性論證報(bào)告或職業(yè)病危害預(yù)評(píng)價(jià)報(bào)告。

2)依據(jù)建設(shè)項(xiàng)目職業(yè)病危害預(yù)評(píng)價(jià)報(bào)告中確定的職業(yè)病危害類(lèi)別向工程所在地縣級(jí)以上衛(wèi)生行政部門(mén)申報(bào)職業(yè)病危害項(xiàng)目。

3)配備有效的通風(fēng)、排毒、除塵、消聲、防振、降溫、保暖、供氧等職業(yè)病防護(hù)設(shè)備和應(yīng)急救援設(shè)施，并為勞動(dòng)者提供防塵毒口罩、耳塞、防護(hù)服(鞋帽、手套、眼鏡)等個(gè)人使用的職業(yè)病防護(hù)用品。

4)設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)對(duì)職業(yè)病防護(hù)設(shè)備、應(yīng)急救援設(shè)施、個(gè)人防護(hù)用品的經(jīng)常性維護(hù)、檢修。

5)在醒目位置設(shè)置公告欄，公布有關(guān)職業(yè)病防治的規(guī)章制度、操作規(guī)程、急性職業(yè)病危害事故應(yīng)急救援措施和工作場(chǎng)所職業(yè)病危害因素檢測(cè)結(jié)果。

6)根據(jù)工程特點(diǎn)，確定聯(lián)系有資質(zhì)認(rèn)證的職業(yè)衛(wèi)生技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)對(duì)作業(yè)場(chǎng)所進(jìn)行職業(yè)病危害因素的檢測(cè)、評(píng)價(jià)。檢測(cè)、評(píng)價(jià)結(jié)果及時(shí)上報(bào)公司環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，內(nèi)容主要包括檢測(cè)時(shí)間、地點(diǎn)、施工工序或工藝流程、生產(chǎn)人數(shù)、職業(yè)病防護(hù)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的個(gè)人防護(hù)用品佩帶情況、職業(yè)病危害因素檢測(cè)結(jié)果和檢測(cè)時(shí)的氣溫、氣壓、風(fēng)速、相對(duì)濕度等。

7)經(jīng)檢測(cè)中心檢測(cè)提出的職業(yè)病危害因素檢測(cè)結(jié)果不符合國(guó)家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和衛(wèi)生要求時(shí)，項(xiàng)目部應(yīng)采取相應(yīng)治理措施，在30d內(nèi)整改達(dá)標(biāo)，經(jīng)勞動(dòng)環(huán)境檢測(cè)中心進(jìn)行復(fù)檢驗(yàn)證，復(fù)檢所發(fā)生的費(fèi)用由責(zé)任單位負(fù)責(zé)。

5 降低健康危害措施

5.1 改善施工環(huán)境措施

1)優(yōu)化施工支洞布置最大限度降低排煙難度 泄洪洞布置2條施工支洞作為主洞施工通道，施工支洞的布置角度、坡度及長(zhǎng)度與洞徑大小直接影響通風(fēng)、排煙效果，尤其上行施工支洞影響加大。本工程為了滿(mǎn)足交通要求，洞徑優(yōu)化余地有限，但根據(jù)地形條件和場(chǎng)外交通條件，坡度、長(zhǎng)度可作優(yōu)化，以達(dá)到更有利于通風(fēng)、排煙的目的。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形和地質(zhì)情況，明確優(yōu)化的可行性，泄洪洞主洞上游側(cè)1號(hào)施工支洞屬于下行洞，可采取減少長(zhǎng)度并同時(shí)提高坡度的優(yōu)化措施，主洞下游側(cè)2號(hào)施工支洞屬于上行洞，除減少長(zhǎng)度外，盡量降低上行坡比。優(yōu)化情況如表3所示。由于在坡度和長(zhǎng)度上進(jìn)行了優(yōu)化，至少在相同通風(fēng)功率條件下，通風(fēng)排煙的能力得到了提高。

表3 施工支洞特性對(duì)比

2)控制爆破規(guī)模選擇合適的爆破時(shí)間 泄洪洞由于分層高度降低，總體爆破規(guī)模得到控制，但天氣原因是影響通風(fēng)散煙的一個(gè)重要因素，盡量根據(jù)天氣情況合理安排生產(chǎn)，選擇合適的爆破時(shí)機(jī)。

3)延長(zhǎng)通風(fēng)、排煙時(shí)間優(yōu)化通風(fēng)方式 2號(hào)施工支洞為上行洞，隨著隧洞延伸，通風(fēng)、排煙更困難，在工期較緊情況下延長(zhǎng)通風(fēng)時(shí)間，實(shí)施較困難，主要是通過(guò)增加通風(fēng)設(shè)備解決。

4)減少?lài)娮o(hù)粉塵影響 噴護(hù)是隧洞施工中主要粉塵來(lái)源之一，尤其有滲水部位，主要從優(yōu)化配合比和操作培訓(xùn)、加強(qiáng)防護(hù)等方面解決。

5)加強(qiáng)設(shè)備保養(yǎng)、維護(hù) 隧洞設(shè)備油煙即使通風(fēng)良好，但散煙效果一直不是很理想，減少油煙排放是解決的根本，保證設(shè)備良好的燃燒狀況、設(shè)備正常高效率使用需平時(shí)加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，同時(shí)高污染設(shè)備禁止在洞內(nèi)施工。

5.2 創(chuàng)造良好的生活、工作環(huán)境措施

隧洞施工環(huán)境可盡可能地得到改善，但相對(duì)于洞外環(huán)境，仍相當(dāng)惡劣，施工人員長(zhǎng)期工作在隧洞環(huán)境，職業(yè)健康危害仍明顯，只有加強(qiáng)外部環(huán)境建設(shè)，創(chuàng)造良好的工作、生活環(huán)境，并且有樂(lè)觀生活態(tài)度，提高人體自身免疫功能，才能盡可能避免職業(yè)健康傷害，減少健康危害災(zāi)害發(fā)生。可從以下4個(gè)方面來(lái)進(jìn)行：①美化亮化營(yíng)地建設(shè)，生活設(shè)施配置盡量齊全完善；②完善娛樂(lè)設(shè)施，提倡健康娛樂(lè)；③針對(duì)隧洞健康危害因素對(duì)人體危害的身體組織情況進(jìn)行飲食調(diào)整；④加強(qiáng)健康教育，注意個(gè)人衛(wèi)生。

5.3 γ射線輻射防護(hù)措施

1)時(shí)間防護(hù) 累計(jì)照射劑量與時(shí)間成正比，盡量單次減少受照時(shí)間，可有效降低外輻射對(duì)人體危害。工程上可采用輪班制，本泄洪洞開(kāi)挖過(guò)程中施工人員1天3班輪換、半年替換的措施有效控制了γ輻射年有效劑量當(dāng)量值。

2)距離防護(hù) 劑量率與距離的平方成反比，施工人員距輻射源越遠(yuǎn)危害越低。工程上可采取遙控等遠(yuǎn)距離施工措施，盡量避免直接接觸輻射源，可有效降低γ輻射瞬時(shí)照射劑量當(dāng)量。

3)屏蔽防護(hù) γ射線具有很強(qiáng)的穿透能力，在空氣中的射程通常為幾百米。要想有效阻擋γ射線，一般需采用厚混凝土墻或重金屬(如鐵、鉛)板塊。

4)職業(yè)健康勞動(dòng)保護(hù)制度建立 ①對(duì)施工人員射線劑量檢測(cè)，每月報(bào)告1次個(gè)人接觸的輻射劑量；②工作人員執(zhí)行防護(hù)規(guī)章制度；③定期進(jìn)行防護(hù)檢查，工作人員每半年檢查血常規(guī)1次，每年系統(tǒng)體檢1次；④適當(dāng)增加營(yíng)養(yǎng)，增加室外活動(dòng)，避免過(guò)于勞累；⑤合理排班，嚴(yán)格休假管理。

6 結(jié)語(yǔ)

1)根據(jù)對(duì)地質(zhì)條件的分析，危害健康主要來(lái)源為爆破氣體、粉塵、油煙、氡氣、γ射線，其中γ射線的危害程度最大。

2)對(duì)γ射線危害人體的機(jī)理和控制當(dāng)量進(jìn)行了說(shuō)明。采用JB4000型智能化χ-γ輻射儀，進(jìn)行γ射線輻射劑量的統(tǒng)計(jì)分析工作，其成果可為水電工程地下洞室施工γ射線輻射防護(hù)提供一定參考。

3)結(jié)合具體工程實(shí)際，提出健康危害預(yù)防措施及降低健康危害措施。其中，降低危害措施可從改善施工環(huán)境、創(chuàng)造良好的生活工作環(huán)境及γ射線輻射防護(hù)等幾個(gè)方面著手。