黑龍江省某軍工鈾礦地質勘探工程設施退役治理及意義

龍寶東，路孝平，李巖，陶軍宇

1.吉林省核工業地質局，吉林 長春 130022；2.吉林省水文地質調查所，吉林 長春 130103

0 引言

建國初期，我國的東北地區進行了大量的鈾礦地質調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，產生廢礦渣石10萬余噸，常年裸露，礦床周圍的村、鎮和水系下游的自然生態環境都可能受到不同程度的污染影響。

1 環境影響

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，該礦床區域內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，超過環境本底監測值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。廢礦石中天然鈾質量分數平均值為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施，裸露地表的渣石碓，由于地表風化、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

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

2.2 無水流出坑口的治理

礦區內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巖性較穩固處砌筑第一道嵌入底板和兩側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]，填土壓實后應有90%以上(設計覆土厚度見表1)，其余10%的最低值與設計值的差，不得大于0.08 cm3，且應分散不得集中[3]。為穩固廢石堆邊坡及覆土，在廢石堆坡腳砌筑擋土墻，擋土墻根據所在地區抗震設防烈度設計，或選用國家建筑標準設計圖集《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)石堆整治方案統計一覽表

2.4 植被恢復

植被恢復既是退役環境治理的重要組成部分，也是保持廢石堆治理工程長期穩定的重要工程措施之一。設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田、山地等，是廢石堆治理的主要選型。本次治理在鋪設土工網后植被(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 環境γ貫穿輻射空氣吸收劑量率監測結果

治理后坑口及廢石堆環境γ貫穿輻射空氣吸收劑量率按規范共監測236點，結果數據范圍在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《黑龍江省環境天然貫穿輻射水平調查研究》報告中黑龍江省室外環境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。

4.2 222Rn濃度和222Rn析出率監測結果

退役整治工程完成后的15個坑口現場監測氡222Rn 濃度為8～80 Bq·m-3，222Rn析出率為0.001 7～0.031 Bq·m-2·s-1，兩項監測指標均遠遠低于國家規定的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處廢石堆經過退役整治后，其它各項輻射環境參數均符合國家和地方相關標準要求，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，各單項指標均能滿足管理限值的要求，退役整治設施處于長期安全穩定的狀態，其輻射危害達到可接受水平，較大程度改善了當地環境質量，達到改善環境、保護民眾的目的。

(2)為東北其它地區放射性鈾礦探采退役工程整治工作實施提供了寶貴經驗。