黑龍江省某軍工鈾礦地質(zhì)勘探工程設(shè)施退役治理及意義

龍寶東，路孝平，李巖，陶軍宇

1.吉林省核工業(yè)地質(zhì)局，吉林 長春 130022；2.吉林省水文地質(zhì)調(diào)查所，吉林 長春 130103

0 引言

建國初期，我國的東北地區(qū)進行了大量的鈾礦地質(zhì)調(diào)查和礦山采冶等工作，取得了良好成果的同時，也帶來了一系列環(huán)境安全問題，其中位于黑龍江省的440鈾礦床即為典型之一。該礦床經(jīng)探礦采礦共遺留坑道15條，坑口15個，形成廢礦石渣堆11個，產(chǎn)生廢礦渣石10萬余噸，常年裸露，礦床周圍的村、鎮(zhèn)和水系下游的自然生態(tài)環(huán)境都可能受到不同程度的污染影響。

1 環(huán)境影響

1.1 廢渣石堆放射性危害

440礦床在探采中將遺留的廢礦渣石都就地堆放在坑井口出口處，或附近的專門堆放場地，廢礦渣石總量達10.326萬噸，總裸露面積達32 398.0 m2，該礦床區(qū)域內(nèi)的貫穿輻射劑量率背景值均值為10.0×10-8Gy/h，而廢礦渣石堆γ外照射劑量率最小值13.4×10-8Gy/h，最大值167.5×10-8Gy/h，平均為55.7×10-8Gy/h，超過環(huán)境本底監(jiān)測值5倍多；渣堆表面222Rn析出率最小值為0.50 Bq/m2·s，222Rn析出率最大值為3.26 Bq/m2·s，Rn析出率平均值1.21 Bq/m2·s；超過管理限值。廢礦石中天然鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為243.0 mg/kg。鐳含量平均值為2.85 Bq/g。廢(礦)石堆的平均比活度4.15×104Bq/kg，總活度為3.11×1012Bq。這些危險因素可通過接觸、外照射等途徑對公眾造成危害。

1.2 流失的礦渣石中含有放射性

勘探過程中遺留的探槽和剝土等各種設(shè)施，裸露地表的渣石碓，由于地表風(fēng)化、雨水沖刷、河流作用等，部分礦渣石流失進入河道等地表水中，造成污染，對公眾造成危害。

1.3 未封閉坑口存在安全隱患

探采遺留的舊坑道，未封閉坑口等存在墜落等安全隱患。

2 治理方案

2.1 施工依據(jù)

440礦床退役治理主要在《核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020 年遠景目標(biāo)》前提下設(shè)計實施的，具體工程施工和竣工監(jiān)測完全按照由國防科工局批復(fù)的設(shè)計方案[1]實施的，由吉林省核工業(yè)地質(zhì)局具體完成。

2.2 無水流出坑口的治理

礦區(qū)內(nèi)15個坑道口全部為無水坑口，采取治理方案是兩道漿砌毛石墻封堵、中間廢石充填(見圖1)。在坑口往里12.4 m巖性較穩(wěn)固處砌筑第一道嵌入底板和兩側(cè)0.2 m深的漿砌毛石墻、墻厚1.2 m；中間充填廢石，之后在坑口附近往里約2 m處采用同樣的方法砌筑第二道漿砌毛石墻，然后覆土掩埋坑口，夯實并植被、種樹灌木種。

圖1 無水流出的平硐口封堵方案設(shè)計圖Fig.1 Design drawing of sealed scheme of non-water adit portal

2.3 廢(礦)石堆治理

采用原地覆蓋治理的廢(礦)石堆共11個，其治理方案概括為：首先平整場地、消除土包、整坡，然后覆土并分層壓實，壓實度達到90%以上[2]，填土壓實后應(yīng)有90%以上(設(shè)計覆土厚度見表1)，其余10%的最低值與設(shè)計值的差，不得大于0.08 cm3，且應(yīng)分散不得集中[3]。為穩(wěn)固廢石堆邊坡及覆土，在廢石堆坡腳砌筑擋土墻，擋土墻根據(jù)所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度設(shè)計，或選用國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集《擋土墻》(圖號04J008)。同時為防止雨水沖刷覆土，在廢石堆上部及周邊修砌排水溝以防土坡雨力侵蝕。

表1 廢(礦)石堆整治方案統(tǒng)計一覽表

2.4 植被恢復(fù)

植被恢復(fù)既是退役環(huán)境治理的重要組成部分，也是保持廢石堆治理工程長期穩(wěn)定的重要工程措施之一。設(shè)計采用的植物群落類型為草灌型，以灌木、草本類為主而建造的植物群落適用于陡坡、易侵蝕坡面及周圍為農(nóng)田、山地等，是廢石堆治理的主要選型。本次治理在鋪設(shè)土工網(wǎng)后植被(灌木種)、種草，擬采用的護坡植物紫羊茅、草地早熟禾、梯牧草、白三葉、連翹、胡枝子、葛藤等，根據(jù)具體情況選用。

3 治理完成的實物工作量

共砌筑排水溝長988.30 m，擋土墻長度為1 618.90 m，土工網(wǎng)護坡21 169 m2；無水坑口治理刻槽52.5 m3，漿砌石量267.0 m3，充填廢石量669.0 m3；共計黃土覆蓋量16 130 m3，植被恢復(fù)種草33 082 m2，種樹8 260棵。共治理廢(礦)石堆11個、坑口15個，有效封堵了退役探采工程的坑道口，抑制和屏蔽了各種輻射危害。

4 治理效果

4.1 環(huán)境γ貫穿輻射空氣吸收劑量率監(jiān)測結(jié)果

治理后坑口及廢石堆環(huán)境γ貫穿輻射空氣吸收劑量率按規(guī)范共監(jiān)測236點，結(jié)果數(shù)據(jù)范圍在34.0～154.0 nGy·h-1之間，平均值60.54 nGy·h-1，遠低于國家要求中的γ外照射吸收劑量率的管理限值174 nGy/h[4]，也在《黑龍江省環(huán)境天然貫穿輻射水平調(diào)查研究》報告中黑龍江省室外環(huán)境γ貫穿輻射空氣吸收劑量率本底范圍((54.0～229.3)nGy·h-1，平均值85.9 nGy·h-1)內(nèi)。

4.2 222Rn濃度和222Rn析出率監(jiān)測結(jié)果

退役整治工程完成后的15個坑口現(xiàn)場監(jiān)測氡222Rn 濃度為8～80 Bq·m-3，222Rn析出率為0.001 7～0.031 Bq·m-2·s-1，兩項監(jiān)測指標(biāo)均遠遠低于國家規(guī)定的500～1 000 Bq222Rn·m-3和0.74 Bq·m-2·s-1管理限值[5]。

該礦床15個坑口和14處廢石堆經(jīng)過退役整治后，其它各項輻射環(huán)境參數(shù)均符合國家和地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，治理后的場地達到有限制開放水平。

5 意義

(1)該整治工程實施后，各單項指標(biāo)均能滿足管理限值的要求，退役整治設(shè)施處于長期安全穩(wěn)定的狀態(tài)，其輻射危害達到可接受水平，較大程度改善了當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量，達到改善環(huán)境、保護民眾的目的。

(2)為東北其它地區(qū)放射性鈾礦探采退役工程整治工作實施提供了寶貴經(jīng)驗。