автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Обоснование рациональных схем вентиляции при эксплуатации железнодорожных тоннелей в радоноопасных районах России с суровым климатом

На правах рукописи

МИРОНЕНКОВА Наталья Александровна

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ТОННЕЛЕЙ В РАДОНООПАСНЫХ РАЙОНАХ РОССИИ С СУРОВЫМ КЛИМАТОМ

Специальность 05.26.01 - Охрана труда

(в горной промышленности)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

II

□ОЗ1В79Б4

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2008

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном инсттуте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор

Ведущая организация - ОАО «НИПИИ «Ленметро-гипротранс».

Защита диссертации состоится 16 мая 2008 г. в 13 ч 15 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 15 апреля 2008 г.

Гендлер Семен Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Качурин Николай Михайлович,

кандидат технических наук

Стамат Иван Павлович

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д.т.н., профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы В последние годы в РФ многократно увеличилось число строящихся и эксплуатируемых железнодорожных тоннелей Значительное число этих тоннелей расположено в районах, считающихся опасными по выделению радона В этих районах эксплуатируются часть железнодорожных тоннелей Абакан -Тайшетской дистанции Красноярской железной дороги, тоннели Байкало-Амурской магистрали (Восточно-Сибирская дорога), тоннели Забайкальской дороги и т д

Данные, характеризующие радиационную обстановку в подземных сооружениях, где происходит выделение радона, показывают, что для этих сооружений характерны высокие значения внутреннего облучения обслуживающего персонала В ряде случаев уровни облучения превышают пределы дозы, установленные для персонала группы А Для обеспечения безопасной работы людей в этих условиях необходимо применение специальных мероприятий, аналогичных используемых на урановых рудниках

Наиболее эффективным из них является увеличение количества воздуха, подаваемого в горные выработки Однако, для железнодорожных тоннелей, расположенных в районах с суровым климатом, увеличение количества подаваемого воздуха может привести к интенсификации процессов образования наледей и значительному повышению энергетических затрат на создание регламентируемых тепловых режимов

В условиях ограниченной возможности применения мероприятий по уменьшению контакта воздуха с радоновыделяющими поверхностями (вода, горных массив) наиболее целесообразным является разработка рациональных схем вентиляции, учитывающих в каждом конкретном случае особенности формирования радиационной обстановки

Основные стратегические направления решения проблемы снижения и контроля доз облучения природными источниками ионизирующего излучения производственного персонала при подземных работах по добыче радиоактивных и других полезных ископаемых, отражены в работах Э М. Крисюка, М В. Терентьева, Р П Терентьева, МВ Глушинского, ИВ Павлова, ИЛ Шалаева, ЛД Салтыкова, ЕН. Каменева, А А Смыслова, ФИ Зуевича,С.Г Гецдлера,ИП Стамата, Ю А Лебедева, А Д Альтермана, А В Быховского, Н М Качурина и ряда других отечественных и зарубежных авторов Вместе с тем, проблема нормализации радиационной обстановки при эксплуатации протяженных железнодорожных тоннелей, возникшая в связи с вводом в действие рада протяженных тоннелей России, изучена недостаточно глубоко

Цель работы - снижение уровней облучения персонала, обслуживающего транспортные тоннели, расположенные в радоноопасных районах, до нормативных значений

Основная идея работы. Нормализация радиационной обстановки в выработках транспортных тоннелей осуществляется в результате применения схем вентиляции локализирующих участки выработок с повышенным дебитом радона и обуславливающим минимальные энергетические затраты на создание теплового режима, исключающего образование наледей

Основные задачи работы

• проведение комплекса натурных исследований, включающего воздушные и радоновые съемки, на Северомуйском железнодорожном тоннеле,

• анализ особенностей формирования радиационной обстановки в железнодорожных тоннелях и определение совокупности влияющих факторов;

• оценка гигиенической обстановки в горных выработках при эксплуатации Северомуйского тоннеля,

• теоретическое исследование процесса накопления радона в воздушном потоке для рециркуляционной схемы проветривания,

• определение мощности калориферных установок для схем вентиляции с рециркуляцией и с раздельной подачей воздуха в транспортные и служебные выработки тоннелей,

• обоснование рациональных схем вентиляции тоннелей по радиационному и тепловому фактору

Научная новизна.

Установлены закономерности формирования радиационной обстановки при эксплуатации железнодорожных тоннелей, характеризующие пространственную и временную динамику содержания в воздушной среде радона и его дочерних продуктов при сложной топологии источников дебита радона в выработках тоннелей, а также сезонные изменения направления и величины расхода воздуха вследствие действия естественной тяги и поршневого эффекта

Основные защищаемые положения:

1. Особенностями формирования радиационной обстановки в железнодорожных тоннелях в отличие от выработок горнодобывающих предприятий являются преобладающий характер выделения радона из воды, сложная топология источников радона, периодическое изменение направления движения и расхода воздуха

2 Вычисление доз облучения персонала, обслуживающего транспортные тоннели, с последующей гигиенической оценкой условий труда, должно осуществляться при средних, за время движения по выработкам, значениям эквивалентной равновесной объемной активности радона

3 Выбор схем вентиляции железнодорожных тоннелей в районах с суровым климатом и выделением радона в выработках необходимо осуществлять с учетом топологии источников выделения радона при выполнении условий минимизации энергетических затрат на обеспечение нормативной радиационной обстановки и создания теплового режима, предотвращающего образование наледей

Методы исследований Работа выполнена с использованием комплекса исследований, включающего системный анализ проблемы на основе изучения трудов отечественных и зарубежных ученых, патентно-информационный анализ, натурные исследования на действующих железнодорожных тоннелях, статистический анализ данных натурных измерений на основе современных программных средств с использованием ЭВМ, аналитическое решений задач по формированию радоновой обстановки в горных выработках, аналитическое решение задач теплообмена Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается большим объемом натурных исследований на действующем железнодорожном тоннеле, метрологическим обеспечением экспериментальных исследований, применением современных методов обработки экспериментальных данных, удовлетворительным соответствием результатов исследований с данными других авторов, использованием аналитического аппарата, базирующегося на фундаментальных законах сохранения массы и энергии

Практическая значимость работы заключается в следующем

• установлены основные источники выделения радона в выработках железнодорожных тоннелей, расположенных в зонах повышенной радоноопасности,

• разработана методика измерения скорости воздуха при движении по тоннелю транспортных средств,

• выполнена гигиеническая оценка условий труда для различных профессий на Северомуйском железнодорожном тоннеле,

• разработана методика расчета равновесной эквивалентной объемной активности радона в воздухе при рециркуляционном проветривании,

• обоснованы рациональные схемы проветривания железнодорожных тоннелей по радиационному и тепловому факторам

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и получили одобрение научной общественности на всероссийских и международных конференциях, в том числе ежегодной конференции «Неделя горняка» (Москва 2006, 2007 гг), международной конференции «Воздух «2007», (С. Петербург, 2007 г), международной конференции "Экология и развитие общества", (СПетербург, 2007 г), всероссийской научной конференции «Проблемы рудничной аэрологии и безопасной разработки месторождений полезных ископаемых» (Пермь, 2007 г), на ежегодных научных конференциях молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (С Петербург, 2005,2006,2007 гг ) Личный вклад автора заключается:

• изучение, анализ и обобщение литературных и проектных материалов,

• участие в проведении натурных исследований,

• обработка и интерпретация данных натурных измерений,

• осуществление гигиенической оценки условий труда на рабочих местах Северомуйского тоннеля,

• расчетный анализ радиационной обстановки при различных схемах проветривания,

• обоснование рациональных схем вентиляции по радиационному и тепловому фактору.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 4 научных трудах, в том числе 3 научных статьях и одном тезисе доклада на конференции

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 147 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 17 таблиц и список литературы из 124 наименований

Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю, профессору, доктору технических наук С Г Гевдлеру за вдею, которая послужила основой проведения исследований, за помощь в процессе выполнения работы, зав. кафедрой Безопасности производств и разрушения горных пород, заслуженному деятелю науки РФ, профессору, доктору технических наук ЮВ Шувалову по постоянное внимание и поддержку, оказанную в ходе выполнения работы, а также всем сотрудникам кафедры БП и РГП

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых положениях

1. Особенностями формирования радиационной обстановки в железнодорожных тоннелях в отличие от выработок горнодобывающих предприятий являются преобладающий характер выделения радона из воды, сложная топология источников радона и периодическое изменение направления движения и расхода воздуха

Анализ данных по радиационной обстановке в выработках урановых рудников показал, что основными источниками, определяющими характер ее формирования являются урановые руды, причем степень их влияния зависит от содержания урана в руде Соотношение между величинами доз, вызванными внешним и внутренним облучением, зависит от количества воздуха с динамикой относительного увеличения дозы внешнего облучения с 20% до 50-60% при повышении его расхода Для угольных шахт радиационная обстановка связана с поступлением в воздушную среду радона и его ДПР из отработанных участков, причем их вклад в суммарную дозу облучения составляет около 70%

Особенности формирования радиационной обстановки в железнодорожных тоннелях были изучены на примере 15-км Северо-муйского тоннеля Восточно-Сибирской железной дороги Тоннель, являясь самым протяженным тоннелем в России, пройден в сложных горно-геологических условиях, характеризующихся высокими деби-тами радоносодержащих вод, поступающих в выработки через тектонические разломы (дебит достигает 200-300 м3/ч) Схема основных выработок Северомуйского тоннеля представлена на рис 1

Радиационная обстановка в выработках Северомуйского тоннеля (СМТ) изучалась силами сотрудников СПГТИ (ТУ), начиная с 1998 года вначале в период его строительства, а с ноября 2003 года -во время эксплуатации Основу методики исследований во все периоды составили совмещенные воздушные и радиационные съемки, проведение которых осуществлялось с помощью термоанемометров типа МЭС -200, ТАММ-20, дозиметров ДРГ-01Т, ДБГ-06Т и радиометров аэрозолей РАА-01, 02 и РГА-01Т

В период эксплуатации тоннеля для анализа радиационной обстановки были использованы данные измерений эквивалентной

объемной активности радона (ЭРОА радона) стационарными станциями, оборудованными радиометрами РРА-01М-03, входящими в состав автоматической системы управления технологическими процессами (АСУ ТП)

Рис. 1. Схема выработок Северомуйского тоннеля

В процессе проведения исследований были также использованы методы, позволяющие подтвердить результаты радоновых съемок Так в случае, когда локальным источником радона являются подземные воды, поступающие в горные выработки из окружающих их пород, проводились измерения удельной активности радона в воде Когда же предполагалось, что основным источником поступления радона служат сами горные породы, окружающие выработки, осуществлялись исследование проб на содержание в них 226ка

Анализ результатов натурных исследований показал, что основным источником поступления радона в выработки СМТ, являются радоносодержащие воды, текущие по почве и стенам выработок Скорость выделения радона по длине транспортного и служебного тоннелей (Г), приведенная на величину их поверхности, представлена на рис. 2

ст, Бкм"2 с1

Рис. 2. Скорость выделения радона по длине транспортного и служебного тоннелей. (ЖДТ- железнодорожный тоннель, РДШ -разведочно-дренажная штольня)

Из рисунка 2 следует, что основные источники радона сосредоточены на участках длиной 5 км и 3 км, прилегающих соответственно к западному порталу и восточному порталу, что объясняется наличием на этих участков геологических разломов с высокими дебитами дренирующихся подземных вод, насыщенных радоном

Удельная активность радона в воде определялась для источников, имеющих наибольший дебит воды. Было обследовано 30 источников на восточном крыле тоннеля и 20 источников на западном крыле Кроме того, была измерена удельная активность (УА) радона в воде, движущейся по лотку в РДШ В процессе измерений было установлено, что УА радона в воде источников, изменяется в диапазоне 30-140 Бк/кг

226 „

Удельная активность ка в горных породах не превышает 35 Бк/кг, что соответствует среднему по земной коре кларковому значению Удельная активность 7Ъ также мало отличалась от кларковой Активность К (до 1500 Бк/кг) соответствует содержанию калия в гранитах, и также является типичной для окружающих выработки пород, представленных порфировидными лейкократовыми гранитами, лейкократовыми апливидными гранитами и калишпатовыми порфировидными гранитами Такие значения УА На, ТЬ и ^обусловили значения мощности эффективной дозы гамма-излучения (МЭД) и объемную активность естественных радионуклидов (ЕРН) в воздушной среде, соответственно составляющие 0,09-0,30 мкЗв ч'1 и 1 - 8,6 10"3 Бк/м3, что намного ниже

нормативных величин

Таким образом, на основании проведенных исследований показано, что основным источником выделения радона являются радоносо-держащие воды, поступающие в выработай тоннеля При этом даже в случае отсутствия значительных водопроявлений, вода, содержащая радон, поступала в выработки через поры и трещины на тех участках, где отсутствует сплошная бетонная крепь

Изменение направления движения вентиляционной струи на распределение ЭРОА радона были изучены в леший период 2004 года путем изменения режимов работы вентилятора ВОМ-18, расположенного в нижнем вентиляционном узле ствола №2 Было установлено, что при реверсивном режиме работы вентилятора с подачей свежего воздуха в выработки по стволу №2 и удалении загрязненного воздуха через порталы тоннеля и штольни, максимально зарегистрированные значения ЭРОА радона оказываются ниже значений измеренных при прямом режиме работы, характеризующегося поступлением свежего воздуха через порталы и его удалением через ствол №2, в более, чем в 3 раза (соответственно 2200 и 6600 Бк/м3) Это объясняется тем, что при реверсивном режиме работы вентилятора время удаления воздуха, обогащенным радоном и его ДПР в зонах его максимального выделения, значительно сокращается, так как эти зоны приближены к порталам Кроме того, при совпадении направлений движения воздушной струи и водяного потока снижается количество радона, поступающее в воздух из воды

Движения поездов приводит к существенному изменению количество воздуха, перемещающемуся по железнодорожному тоннелю Замерами, проведенными летом 2004 года, установлено, что при совпадении направлений движения воздушного потока и поездов скорость воздуха увеличивается в 2,5 раза. При этом средняя скорость воздуха в период нахождения поезда в тоннеле равна 3,97 м/с, а расход воздуха достигает 153 м3/с Анализ данных измерений показал, что полное время действия поршневого эффекта составляет 22,82 мин Время стабилизации воздушного потока при выходе поезда из тоннеля равно 4,9 мин

Увеличение количества воздуха отражается и на динамике содержания радона в воздушной среде. На короткое время до и после прохождения состава, когда скорость воздушного потока возрастает, ЭРОА радона снижается примерно на 20%

Для периодического движения поездов характерно почти двух -трех кратное снижение ЭРОА радона в тоннельном воздухе Так, при последовательном пропуске через тоннель 5 поездов ЭРОА радона снизилась до 800 - 1000 Бк/м3

Таким образом, радиационная обстановка в тоннеле формируется за счет радона и ДПР При этом, основным источником выделения радона являются радоносодержащие воды, относительный вклад которых в общем дебите радона достигает 75 - 80%

2. Вычисление доз облучения персонала, обслуживающего железнодорожные тоннели, с последующей гигиенической оценкой условий труда, должно осуществляться при средних за время движения по выработкам рабочих значениям эквивалентной равновесной объемной активности радона.

Обслуживание железнодорожных тоннелей связано с ежедневным контролем состояния пути, обделок тоннеля и тоннельных сооружений различного назначения (путевые и людские ниши, дренажные устройства и т п) Помимо этого, в каждом тоннеле имеются постоянные рабочие места Например, для Северомуйского железнодорожного тоннеля такие места располагаются у порталов тоннеля и штольни (обслуживание портальных вентиляционных ворот и калориферных установок), у вентиляционных установок, находящихся у стволов, в местах осуществления работ по водопонижению (бурение, оборудование скважин) Если в местах постоянного пребывания рабочих величина годовой дозы рассчитывается по результатам измерения ЭРОА радона в течение годового периода, то в случае постоянного изменения рабочего места, связанного с движением рабочих по тоннельным выработкам (ЖДТ И РДШ) необходима достоверная информация о маршруте обходчика, полном времени его нахождения в тоннеле и времени пребывания на конкретных метах Непосредственное получение этой информации требует значительного объема измерений, что при ограниченном контингенте лиц, занятых контролем радиационной обстановки, представляется невозможном В этой связи предлагается на основании данных натурных измерений ЭРОА радона по длине тоннельных выработок, осуществленных для каждого периода года с различными вентиляционными режимами, определить среднее значение ЭРОА радона Это значение в дальнейшем и следует использовать для оценки годовой дозы облучения

Оценка радиационной обстановки в Северомуйском тоннеле была осуществлена для 2004 - 2005 годов При этом были использованы результаты натурных измерений ЭРОА радона в зимний период 2003 года и летом 2004 года, а также данные радиометров АСУ ТП На рис 3, 4 приведены типичные распределения ЭРОА радона в ЖДТ и РДШ для летнего периода

ЭРОАн„, Бк/м3

3000

2000

1000 А

км

Западный 1 ^ ^ 4 3 0 ' 0 9 10 11 12 13 14 Восточный портап портал

Рис. 3. Распределение ЭРОА радона по длине ЖДТ

ЭРОАЯв, Бк/м 6000

5000 -4000 -3000 2000 1000

0 4

¿, км

Западный поотал

9 10 11 12 ¡3 14

Рис. 4. Распределение ЭРОА радона по длине РДШ

Восточный портал

В зимний период распределение радона по длине тоннеля и штольни монотонно увеличивается от порталов к стволу 2, по кото-

рому загрязненный воздух удаляется из выработок тоннеля.

Анализ результатов измерений свидетельствует о том, что радиационная обстановка в ЖДГ и РДШ в целом отклоняется от обстановки, регламентируемой НРБ - 99 не только для персонала группы Б, но и для персонала группы А Значения ЭРОАКп в ЖДГ достигают 2000 Бк м" 3, а в РДШ - 5000 Бкм"3, те превосходят нормативные величины для персонала группы А соответственно в 1,6 и 4 раза

По результатам измерения распределения ЭРОА радона в выработках Северомуйского тоннеля были вычислены значения средних значений ЭРОА радона за 2004 и 2005 годы по ЖДГ и РДШ, а также средние за год значения ЭРОА радона у западного и восточного порталов тоннеля и мест расположения вентиляционных установок (стволы №№1,2,3,4) Так как, дозовая нагрузка, в основном, обусловлена внутренним облучением за счет ДПР, то расчет годовых доз был осуществлен для величин годового поступления ДПР, соответствующим персоналу группы А, фактической годовой продолжительности работы разной категории рабочих и объему вдыхаемого воздуха

Результаты расчетов приведены в таблице 1. В этой же таблице в соответствии с рекомендациями «Руководства по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса Критерии и классификация условий труда» (Руководство Р 2 2 2006 - 05) установлены классы условий труда при работе с источниками ионизирующего излучения Таблица 1. - Классы условий труда для персонала, занятого при эксплуатации Северомуйского тоннеля

\Место год N^ Обходчики порталы Ствол №1 Ствол №2 Ствол №3 Ствол №4

тоннель штольня

2004 8,45 мЗв 22,9 мЗв 4,97 мЗв 10,7 мЗв 16,3 мЗв 17,1 мЗв 6,32 мЗв

2005 9,0 мЗв 17,9 мЗв 3,6 мЗв 12,9 мЗв 27,7 мЗв 13,4 мЗв 3,22 мЗв

Класс вредности 3.1 33 2 32 33 32 2

Анализ данных, представленных в таблице, свидетельствует о том, что во всех случаях, за исключением порталов тоннеля, годовая эффективная доза превышает уровень 5 мЗв, что дает основание отнести рабочие места к классам вредности 3.1-3 3. Следует отметить, что если бы оценка класса вредности для обходчиков осуществлялась не по среднему, а максимальному значению ЭРОА радона, то

класс вредности соответствовал бы опасному классу работ, что потребовало бы ликвидации этих рабочих мест и затруднило бы проведение работ по обслуживанию тоннеля

3. Выбор схем вентиляции железнодорожных тоннелей в районах с суровым климатом и выделением радона в выработках необходимо осуществлять с учетом топологии источников выделения радона при выполнении условий минимизации энергетических затрат на обеспечение нормативной радиационной обстановки и создания теплового режима, предотвращающего образование наледей.

Выбор рациональной по радиационному фактору схемы проветривания был осуществлен с помощью математического моделирования распределения ЭРОА радона по длине тоннеля и штольни Для осуществления математического моделирования были использованы известные модели накопления радона и ДПР, предложенные (Павловым И В , Покровским С С, Камневым Е Н) и апробированные для выработок транспортных тоннелей Терешъевым РП Для условий рециркуляционных схем проветривания, применяющихся в настоящее время на ряде тоннелей (Байкальский, Северомуйский) были получены на основе этих моделей были получены зависимости, позволяющие рассчитывать распределения ЭРОА радона во всех точках рециркуляционного контура Расчетная схема для вывода этих зависимостей представлена на рис 5 Формула для расчета ЭРОА радона в конце рециркуляционного контура ЭРОАцшк имеет вид

Рис. 5. Расчетная схема к определению распределения ЭРОА радона в рециркуляционном контуре

ЭРОАцшк = (С""+ 26, х1 _} 28, } ,

&

где а, Оь 0,шп <2т - соответственно расходы воздуха, поступающего в

тоннель, циркулирующего в вентиляционном контуре длиной ¿ш равного сумме <2„ и ()а, подаваемого для проветривания штольни и тоннеля, м3/с; Ошк, Сто, Сцгк - соответственно объемные активности радона в конце циркуляционного контура в штольне, на входе в тоннель, в конце циркуляционного контура в тоннеле, Бк/м3, ЭРОАщщ, ЭРОАТ0, ЭРОА1СЖ - соответственно эквивалентные, объемные активности радона в конце циркуляционного контура в штольне, на входе в тоннель, в конце циркуляционного контура в тоннеле, Бк/м3,

Расчеты по вышеприведенной формуле, выполненные с учетом экспериментально определенных дебитов радона на участках рециркуляции, прилегающих к порталам тоннеля Северо-Муйского тоннеля (¿ц=1100 м), позволяют определять расходы воздуха в рециркуляционном контуре, обеспечивающие нормативные значения ЭРОА радона (рис 6)

Он.м'/с

О 1240

Рис. 6. Распределение ЭРОА радона в воздухе рециркуляционного контуре в зависимости от количества поступающего воздуха и общего дебита радона (сплошная линия величина ЭРОА „и,«, пунктирная ЭРОА шк; ст„ а2, ст3, о4, ст5 - соответствуют величинам дебита радона на участке рециркуляции 50 ООО, 35 ООО, 25 ООО, 17 000,12 000 Бк/с; 6«,=30 м3/с) 15

Анализ расчетных данных, представленных на рисунке 6, показывает, что при существующем в настоящее время дебите радона а, = 50 ООО Бк/с величина ЭРОА радона, соответствующая предельно-допустимому значению, равному 1240 Бк/м3 (персонал категории «А»), достигается при подаче в выработки 15 м3/с свежего воздуха В случае же необходимости снижения ЭРОА радона до 310 Бк/м3 (персонал категории «Б») количество подаваемого воздуха должно быть увеличено до 50 м3/с при одновременном снижении дебита радона в 3 раза

Математическое моделирование было выполнено дня различных схем вентиляции, использующих шахтные стволы, железнодорожный тоннель и штольню Всего было рассмотрено 10 различных схем вентиляции Для каждой схемы проветривания условием выбора количества подаваемого воздуха и его распределения по выработкам тоннеля было обеспечение величины ЭРОАип, не превышающей 1200 Бк/м3 в любой точке вентиляционной сети

Зал Воет

портал тонне га портал

Стает 4

С иол 3

I

- перемычки

- основные вентиляторы

- вспомогательные в ентипяторы

шт - калориферы

«а - калориферные вентиляторы

-► - направление

дв ижения в оз дух а

Рис.7. Схема вентиляции с подачей свежего воздуха через порталы тоннеля, движением по тоннелю и штольне и удалением исходящего воздуха через стволы 1 и 2 порталы

ЭРОА„„, Бк/м1

Рис. 8. Распределение ЭРОА радона по длине тоннеля и штольни для схемы вентиляции, представленной на рис. 7

Анализ результатов математического моделирования показал, что-

1 Количество воздуха, обеспечивающее в выработках тоннеля достижение ЭРОА радона 1240 Бк/м3, для схем вентиляции, использующих рециркуляцию воздуха, оказывается на 65% - 90 % выше, чем для схем вентиляции без рециркуляции;

2 Минимальным количеством воздуха, необходимым для обеспечения нормативного значения ЭРОА радона, характеризуется схема вентиляции с подачей свежего воздуха через порталы тоннеля, движением по тоннелю и штольне и удалением исходящего воздуха через стволы 1,2 и порталы штольни (рис 7),

3 Для снижения ЭРОА радона при схеме вентиляции до величины 310 Бк/м3, необходимо увеличение количества воздуха по сравнению этой схемой в 2,4 раза

Для оценки энергетических затрат на создание в зимний период теплового режима, обеспечивающего предотвращение образования наледей, получены зависимости, на основе которых рассчитаны мощности калориферных установок для подогрева наружного воздуха. При выводе формул было реализовано условие, предполагающее компенсацию количества холода, вносимого поездами при их движении по тоннелю, за счет более высокого уровня подогрева воздуха, подаваемого в тоннель в периоды отсутствия поездов

На основе полученных зависимостей для условий эксплуатации Северо-Муйского тоннеля при схемах вентиляции, использующих рециркуляцию и без нее, были произведены расчеты мощностей калориферов, результаты которых показали

- при увеличении количества подаваемого воздуха от 20 м3/с до 60 м3/с мощности калориферов возрастают при температурах -5°С и - 30°С соответственно с 200 кВт до 600 кВт и с 1800 кВт до 3700 кВт,

- при понижении температуры воздуха до - 30°С мощности калориферов для схемы с рециркуляцией превышают мощности калориферов для схем без нее в зависим оста от количества воздуха на 15% - 30%,

- доя схемы вентиляции, характеризующейся минимальной воз-духопотребностью (см рис 7), возможность обеспечении значения ЭРОА радона, соответствующего 310 Бк/м3, связана с необходимостью увеличения мощности калориферов в 1,83 раза по сравнению со случаем достижения ЭРОА радона 1200 Бк/м3

Мощность калориферных установок, используемых в зимнее время для подогрева наружного воздуха, выбирается с учетом его количеств, поступающих в тоннель в течение движения поездов по тоннелю (/„ерш (кг/с), и при их отсутствии в нем Отр (кг/с) Условием, исключающим образования наледей, является обеспечение средней температуры поступающего воздуха в периоды отсутствия и движения поездов, равной значению /ср. Величина зависит от температуры наружного воздуха 4, и продолжительности действия поршневого эффекта, зависящей от интенсивности движения поездов и их скорости. Выполненные нами оценки показывают, что для условий эксплуатации Северо-Муйского тоннеля 4-р не будет превышать 4 °С

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, в которой поставлена и решена актуальная задача по обеспечению радиационной безопасности персонала, обслуживающего железнодорожные тоннели, расположенные в радоноопасных районах России с суровым климатом за счет использования рациональных схем вентиляции

Выполненные автором исследования дают основание для следующих выводов и рекомендаций

1 Особенностями формирования радиационной обстановки в ж/д тоннелях в отличие от урановых рудников и угольных шахт является пре-

обладающий характер выделения радона из вод, поступающий в выработки через геологические разломы

2 Движение поездов по тоннелю приводит к увеличению скорости воздушного потока в 2,5 раза по сравнению с периодом отсутствия поездов Время действия поршневого эффекта зависит от соответствия направлений движения поезда и направления движения воздушного потока до входа поезда в тоннель и составляет при совпадении направлений воздушного потока и движения поезда 2,5 промежутка времени пребывания поезда в тоннеле, а при противоположных направлениях соответствует времени нахождения поезда в тоннеле ЭРОА радона при пропуске через тоннель нескольких поездов снижается в 2-3 раза

3 Проведенные радоновые съемки показали, что радиационная обстановка в выработках Северо-Муйского тоннеля отклоняется от нормативных значений регламентируемой НРБ - 99 не только для персонала группы Б, но и для персонала группы А Значения ЭРОАрч, в ЖДГ достигают 2000 Бк/м3, а в РДШ - 5000 Бк/м3, т е превосходят нормативные величины для персонала группы А соответственно в 1,6 и 4 раза Причем максимальные значения ЭРОАКп приурочены к зонам с максимальными значениями скоростей выделения радона

4 Гигиеническая оценка условий труда в Северо-Муйском тоннеле выполненная по радиационному фактору свидетельствует о том, что за исключением порталов тоннеля, годовая эффективная доза, вычисленная с учетом полного времени нахождении обслуживающего персонала в тоннеле, а также времени пребывания его на рабочих местах, определяемым конкретными маршрутами, превышает уровень 5 мЗв, что дает основание отнести рабочие места к классам вредности 3 1-33 и ставить вопрос о необходимости приравнивания рабочих, обслуживающих тоннель, по условиям труда к персоналу группы А

5 Полученные на основании использования моделей накопления радона и его ДПР в воздушной среде зависимости позволяют рассчитывать распределения ЭРОА радона при использовании рециркуляционных схем проветривания в зависимости от длины рециркуляционного контура, количества циркулирующего воздуха и интенсивности выделения радона на участке рециркуляции

6 Зависимости для расчета мощности калориферов полученные на основе условия, предполагающего компенсацию количества холода, вносимого поездами при их движении по тоннелю, за счет более высокого уровня подогрева воздуха, подаваемого в тоннель в периоды отсутствия

поездов, дают возможность вычислять энергетические затраты на подогрев воздуха для различных схем вентиляции с учетом длительности и интенсивности поршневого эффекта

7 На основании математического моделирования установлено, что наиболее рациональной схемой проветривания в условиях высокого уровня выделения радона и отрицательной температуре наружного воздуха при условии не превышения ЭРОА радона 1200 Бк/м , является схема вентиляции с подачей свежего воздуха через порталы тоннеля и удалением исходящего воздуха через стволы №№1,2 и порталы штольни

8 Основные мероприятия по нормализации радиационной обстановки при эксплуатации Северо-Муйского при одновременном предотвращении образования наледей в условиях существующего уровня выделения радона сводятся к приравниванию персонала, обслуживающего тоннель, по условиям труда к группе А, и использованию дня проветривания выработок предлагаемой схемы вентиляции, характеризующейся минимальными количеством подаваемого воздуха и мощностью калориферного оборудования для подогрева воздуха

Основные положения работы диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Гендлер С Г Снижение уровня радиационного воздействия от локальных подземных захоронений радиационных отходов // Гендлер С Г, Мироненкова НА// Горный информационно-аналитический бюллетень №3, Москва, 2006, С 118 -123.

2 Гендлер С Г Выбор мероприятий по нормализации радиационной обстановки в выработках Северо-Муйского тоннеля // Гендлер С Г, Мироненкова НА// Тезисы докладов V Международной конференции «Воздух «2007», С Петербург, 5-7 июня 2007 г С 191-194

3 Гендлер С Г. Радиационная обстановка в выработках Северомуй-ского тоннеля в периоды его строительства и эксплуатации //Гендлер С Г, Мироненкова НА// Труды X Международной конференции "Экология и развитие общества", 26-29 июня, МАНЭП, 2007 г, С Петербург, С 69-74

4 Гендлер С.Г Радиационная обстановка в выработках Северомуй-ского тоннеля в первый период его эксплуатации //Гендлер С Г, Мироненкова НА// Горный информационно-аналитический бюллетень Отдельный выпуск 14 Тематическое приложение Безопасность Москва, 2007, С 196-205

РИЦСПГГИ 08 04 2008 3 141 ТЮОэкз 199106 Санкт-Петербург, 21 -я линия, д 2

Введение.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ В РАНСПОРТНЫХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЯХ.

1.1 Геологические условия, влияющие на формирование в горных выработках радиационной обстановки.

1.2 Радиационная обстановка при разработке радиоактивных руд.

1.3 Радиационная обстановка на неурановых горнодобывающих предприятиях.

1.4 Особенности формирования радиационной обстановки в транспортных подземных сооружениях.

1.5 Выводы.

ГЛАВА 2. НОРМИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННЫХ УСЛОВИЙ И ВЫБОР СПОСОБОВ ЗАЩИТЫ ПЕРСОНАЛА, ЗАНЯТОГО ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ 56 ПОДЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ.

2.1 Основы нормирования радиационных условий в горных выработках.

2.2 Математические модели переноса радона в породном массиве и его накопление в воздушном потоке.

2.3 Модели расчета эквивалентной равновесной объемной активности при рециркуляционной схеме проветривания.

2.4 Методика расчета мощности системы подогрева наружного воздуха при различных схемах вентиляции.

2.5 Выводы.

Глава 3. НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ В ВЫРАБОТКАХ СЕВЕРО-МУЙСКОГО ТОННЕЛЯ.

3.1 Существующие схемы проветривания тоннеля в зимний и летний периоды года. g \

3.2 Методы натурных исследований уровней радиационно-опасных факторов в выработках тоннеля.

3.3 Результаты натурных исследований и их анализ.

3.4 Выводы.

ГЛАВА 4. ВЫБОР МЕРОПРИЯТИЙ ПО НОРМАЛИЗАЦИИ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ В СЕВЕРО-МУЙСКОМ ТОННЕЛЕ.

4.1 Гигиеническая оценка радиационной обстановки в горных выработках Северо-Муиского тоннеля.

4.2 Противорадиационные защитные мероприятия.JQ

4.3 Результаты математического моделирования радиационной обстановки в выработках тоннеля при различных схемах вентиляции.^

4.4 Выводы.

В последние годы в РФ многократно увеличилось число строящихся и эксплуатируемых железнодорожных тоннелей. Значительное число этих тоннелей расположено в районах, считающихся опасными по выделению радона. В этих районами эксплуатируются часть железнодорожных тоннелей* Абакан — Тайшетской дистанции Красноярской железной дороги, тоннели Байкало-Амурской магистрали (Восточно-Сибирская- дорога), тоннели Забайкальской дороги т и т.д.

Имеющиеся данные, характеризующие радиационную обстановку в подземных сооружениях, где происходит выделение радона, показывают, что для этих сооружений характерны высокие значения внутреннего облучения обслуживающего персонала, определяемые радоном и его дочерними продуктами. В ряде случаев уровни облучения превышают пределы дозы, установленные для персонала группы А. Для обеспечения безопасной работы людей в этих условиях необходимо применение специальных мероприятий, аналогичных используемых на урановых рудниках.

Наиболее эффективным из них является увеличение количества воздуха, подаваемого в горные выработки. Однако, для железнодорожных тоннелей, расположенных в районах с суровым климатом, увеличение количества подаваемого воздуха может привести к интенсификации процессов образования наледей и значительному повышению энергетических затрат на создание регламентируемых тепловых режимов.

В условиях ограниченной возможности применения мероприятий по уменьшению контакта воздуха с радоновыделяющими поверхностями (вода, горных массив) наиболее целесообразным является разработка рациональных схем вентиляции, учитывающих в каждом конкретном случае особенности формирования радиационной обстановки.

Основные стратегические направления решения проблемы снижения и контроля доз облучения природными источниками ионизирующего излучения производственного персонала при подземных работах по добыче радиоактивных и других полезных ископаемых, отражены в работах Э.М. Крисюка, М.В. Терентьева, Р.П., Терентьева М.В. Глушинского, И.В. Павлова, И.Л. Шалаева, Л.Д. Салтыкова, Е.Н. Каменева, А.А. Смыслова, Ф.И. Зуевича, С.Г. Гендлера, Ю.А. Лебедева, А.Д. Альтермана, И.П. Стамата, А.В. Быхов-ского, Н.М. Качурина и ряда других отечественных и зарубежных авторов. Вместе с тем, проблема нормализации радиационной обстановки при эксплуатации протяженных железнодорожных тоннелей, возникшая в связи с вводом в действие ряда протяженных тоннелей России, изучена недостаточно глубоко.

Цель работы: снижение уровней облучения персонала, обслуживающего транспортные тоннели, расположенные в радоноопасных районах, до нормативных значений.

Задачи исследования:

1. проведение комплекса натурных исследований, включающего воздушные и радоновые съемки, на Северо-Муйском железнодорожном тоннеле;

2. анализ особенностей формирования радиационной обстановки в железнодорожных тоннелях и определение совокупности влияющих факторов;

3. оценка гигиенической обстановки в горных выработках при эксплуатации Северо-Муйского тоннеля;

4. теоретическое исследование процесса накопления радона в воздушном потоке для рециркуляционной схемы проветривания;

5. определение мощности калориферных установок для схем вентиляции с рециркуляцией и с раздельной подачей воздуха в транспортные и служебные выработки тоннелей;

6. обоснование рациональных схем вентиляции тоннелей по радиационному и тепловому фактору.

Идея работы: Нормализация, радиационной обстановки в выработках транспортных тоннелей осуществляется в результате применения схем вентиляции локализирующих участки выработок с повышенным дебитом радона и обуславливающим минимальные энергетические затраты на создание теплового режима, исключающего образование наледей.

Научная-новизна: Установлены закономерности формирования радиационной обстановки при эксплуатации железнодорожных тоннелей, характеризующие пространственную и временную динамику содержания в воздушной i среде радона и его дочерних продуктов при сложной топологии источников дебита радона в выработках тоннелей, а также сезонные изменения направления и величины расхода воздуха вследствие действия естественной тяги и поршневого эффекта.

Защищаемые научные положения:

1. Особенностями формирования радиационной обстановки в транспортных тоннелях в отличие от выработок горнодобывающих предприятий являются преобладающий характер выделения радона из воды, сложная топология источников радона и периодическое изменение направления и расхода воздуха.

2. Вычисление доз облучения персонала, обслуживающего транспортные тоннели, с последующей гигиенической оценкой условий труда, должно осуществляться. при средних за время движения по выработкам значениям эквивалентной равновесной объемной активности радона.

3. Выбор схем вентиляции железнодорожных тоннелей в районах с суровым климатом и выделением радона в выработках необходимо осуществлять с учетом топологии источников выделения радона в горных выработках и минимизации энергетических затрат на обеспечение нормативной радиационной обстановки и создания условий для предотвращения образования наледей.

Методы- исследований: Работа выполнена с использованием комплекса исследований, включающего системный анализ проблемы на основе изучения трудов отечественных и зарубежных ученых, патентно-информационный анализ, натурные исследования на действующих железнодорожных тоннелях, статистический анализ данных натурных измерений на основе современных программных средств с использованием ЭВМ; аналитическое решений задач по формированию радоновой обстановки в горных выработках, аналитическое решение задач теплообмена.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

• установлены основные источники выделения радона в выработках железнодорожных тоннелей, расположенных в зонах повышенной радоноопасности;

• разработана методика измерения скорости воздуха при движении по тоннелю транспортных средств;

• выполнена гигиеническая оценка условий труда для различных профессий на Северо-Муйском железнодорожном тоннеле;

• разработана методика расчета равновесной эквивалентной объемной активности радона в воздухе при рециркуляционном проветривании;

• обоснованы рациональные схемы проветривания железнодорожных тоннелей по радиационному и тепловому факторам.

Реализация результатов работы: Результаты работы в виде-рекомендаций будут использованы для нормализации радоновой обстановки в выработках ВСЖД.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается большим объемом натурных исследований на действующем железнодорожном тоннеле, метрологическим обеспечением экспериментальных исследований, применением современных методов обработки экспериментальных данных, удовлетворительным соответствием результатов исследований с данными других авторов, использованием аналитического аппарата, базирующегося на фундаментальных законах сохранения, массы и энергии.

Апробация диссертации: основные положения диссертационной работы обсуждались и получили одобрение научной общественности на всероссийских и международных конференциях, в том числе: ежегодной конференции «Неделя горняка» (Москва 2006, 2007 гг.); международной конференции «Воздух «2007», (С. Петербург, 2007 г.); международной конференции "Экология и развитие общества", (С.Петербург, 2007 г.); всероссийской научной конференции «Проблемы рудничной аэрологии и безопасной разработки месторождений полезных ископаемых». (Пермь, 2007 г.); на ежегодных научных конференциях молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2005, 2006, 2007 гг.).

Личный вклад:

• изучение, анализ и обобщение литературных и проектных материалов;

• участие в проведении натурных'исследований;

• обработка и интерпретация данных натурных измерений;

• осуществление гигиенической оценки- условий труда на- рабочих местах Северо-Муйского тоннеля;

• расчетный анализ радиационной обстановки при различных схемах проветривания;

• обоснование рациональных схем вентиляции по радиационному и тепловому фактору.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 4 научных трудах, в том- числе: 3 научных статьях и 1 тезисе доклада на научно-практических конференциях.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 147 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунков, 17 таблиц и список литературы из 124 наименований.

4.4 Выводы

Определение годовой дозы облучения персонала, обслуживающего тоннель, связано с необходимостью получения достоверной информации о маршрутах обходчиков, полном времени их нахождении в тоннеле и времени пребывания на конкретных местах.

Гигиеническая оценка условий труда в Северо-Муйском тоннеле выполненная по радиационному фактору показала, что за исключением порталов тоннеля, годовая эффективная доза превышает уровень 5 мЗв, что дает основание отнести рабочие места к классам вредности 3.1-3.3. В случае использования для оценки класса вредности не среднего, а максимального значения ЭРОА радона, класс вредности соответствовал бы опасному классу работ, что потребовало бы ликвидации этих рабочих мест.

Совершенствование вентиляции рудника наиболее эффективно снижает уровни радиационно-опасных факторов в рудничной атмосфере.

В условиях ограниченной возможности применения мероприятий по уменьшению контакта воздуха с радоновыделяющими поверхностями (вода, горных массив) наиболее целесообразным является увеличение количества воздуха, подаваемого в горные выработки. Однако, для железнодорожных тоннелей, расположенных в районах с суровым климатом, увеличение количества подаваемого воздуха может привести зимой к интенсификации процессов образования наледей.

Для предотвращения образования наледей в железнодорожных тоннелях, расположенных в суровых климатических условиях, на ряде железнодорожных тоннелей используется подогрев поступающего воздуха до положительной. Сокращение энергетических затрат на подогрев воздуха достигается за счет использования схем вентиляции, характеризующихся минимальными количествами подаваемого воздуха.

Полученные на основании использования моделей накопления радона и его ДПР в воздушной среде зависимости позволяют рассчитывать распределения ЭРОА радона при использовании рециркуляционных схем проветривания в зависимости от длины рециркуляционного контура, количества циркулирующего воздуха и интенсивности выделения радона на участке рециркуляции.

Количество воздуха, обеспечивающее в выработках тоннеля достижение ЭРОА радона 1240 Бк/м , для схем вентиляции, использующих рециркуляцию воздуха, оказывается на 65% - 90 % выше, чем для схем вентиляции без рециркуляции;

Минимальным количеством воздуха, необходимым для обеспечения нормативного значения ЭРОА радона, характеризуется схема вентиляции с подачей свежего воздуха через порталы тоннеля, движением по тоннелю и штольне и удалением исходящего воздуха через стволы 1 , 2 и порталы штольни;

Для снижения ЭРОА радона при схеме вентиляции, упомянутой в п.2 выводов, до величины 310 Бк/м , необходимо увеличение количества воздуха по сравнению этой схемой в 2,4 раза.

Результаты вычислений мощностей для схем вентиляции, использующих рециркуляцию и без рециркуляции для условий эксплуатации Северо-Муйского тоннеля показывают, что при понижении температуры воздуха до — 30°С мощность калориферов для схемы с рециркуляцией превышает мощность калориферов для схем без неё в зависимости от количества воздуха на 15% - 30% .

Для схемы вентиляции, характеризующейся минимальной воздухопотребностью, возможность обеспечении значения ЭРОА радона, соответствую-•j щего 310 Бк/м , связана с необходимостью увеличения мощности калориферов о в 1,83 раза по сравнению со случаем достижения ЭРОА радона 1240 Бк/м .

Заключение

Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, в которой поставлена и решена актуальная задача по обеспечению радиационной безопасности персонала, обслуживающего железнодорожные тоннели, расположенные в радоноопасных районах России с суровым климатом за счет использования рациональных схем вентиляции.

Выполненные автором исследования дают основание для следующих выводов и рекомендаций:

1. Особенностями формирования радиационной обстановки в ж/д тоннелях в отличие от урановых рудников и угольных шахт является преобладающий характер выделения радона из вод, поступающий в выработки через геологические разломы.

2. Движение поездов по тоннелю приводит к увеличению скорости воздушного потока в 2,5 раза по сравнению с периодом отсутствия поездов. Время действия поршневого эффекта зависит от соответствия направлений движения поезда и направления движения воздушного потока до входа поезда в тоннель и составляет при совпадении направлений воздушного потока и движения поезда 2,5 промежутка времени пребывания поезда в тоннеле, а при противоположных направлениях соответствует времени нахождения поезда в тоннеле. ЭРОА радона при пропуске через тоннель нескольких поездов снижается в 2-3 раза.

3. Проведенные радоновые съемки показали, что радиационная обстановка в выработках Северо-Муйского тоннеля отклоняется от нормативных значений регламентируемой НРБ - 99 не только для персонала группы Б, но и о для персонала группы А. Значения ЭРОА^ в ЖДТ достигают 2000 Бк'м" , а в РДШ - 5000 Бк'м"3, т.е. превосходят нормативные величины для персонала группы А соответственно в 1,6 и 4 раза. Причем максимальные значения 3POARn приурочены к зонам с максимальными значениями скоростей выделения радона.

4. Гигиеническая оценка условий труда в Северо-Муйском тоннеле выполненная по радиационному фактору свидетельствует о том, что за исключением порталов тоннеля, годовая эффективная доза, вычисленная с учетом полного времени нахождении обслуживающего персонала в тоннеле, а также времени пребывания его на рабочих местах, определяемым конкретными маршрутами, превышает уровень 5 мЗв, что дает основание отнести рабочие места к классам вредности 3.1-3.3. и ставить вопрос о необходимости приравнивания рабочих, обслуживающих тоннель, по условиям труда к персоналу группы А.

5. Полученные на основании использования моделей накопления радона и его ДПР в воздушной среде зависимости позволяют рассчитывать распределения ЭРОА радона при использовании рециркуляционных схем проветривания в зависимости от длины рециркуляционного контура, количества циркулирующего воздуха и интенсивности выделения радона на участке рециркуляции.

6. Зависимости для расчета мощности калориферов полученные на основе условия, предполагающего компенсацию количества холода, вносимого поездами при их движении по тоннелю, за счет более высокого уровня подогрева воздуха, подаваемого в тоннель в периоды отсутствия поездов, дают возможность вычислять энергетические затраты на подогрев воздуха для различных схем вентиляции с учетом длительности и интенсивности поршневого эффекта.

7. На основании математического моделирования установлено, что наиболее рациональной схемой проветривания в условиях высокого уровня выделения радона и отрицательной температуре наружного воздуха при условии не превышения ЭРОА радона 1200 Бк/м , является схема вентиляции с подачей свежего воздуха через порталы тоннеля и удалением исходящего воздуха через стволы №№1 , 2 и порталы штольни.

8. Основные мероприятия по нормализации радиационной обстановки при эксплуатации Северо-Муйского при одновременном предотвращении образования наледей в условиях существующего уровня выделения радона сводятся к приравниванию персонала, обслуживающего тоннель, по условиям труда к группе А, и использованию для проветривания выработок предлагаемой схемы вентиляции, характеризующейся минимальными количеством подаваемого воздуха и мощностью калориферного оборудования для подогрева воздуха.

137

1. Абеленцев В.В., Севостьянов В.Н. Применение альфа-спектрометрического метода для измерения эквивалентной равновесной объемной активности радона в жилых и производственных помещениях. АНРИ №2(8). 1996. с. 12-17.

2. Абрамов Ф.А., Тян Р.Б., Потемкин В.В.Я. Расчет вентиляционных сетей шахт и рудников. М.: Недра, 1978.

3. Алексеев В.Б., Смирнов В.В. Исследование процессов накопления радона в подземных помещениях метрополитена// АНРИ 1996/97, №3 (9), с. 85 - 88

4. Барабась С. Концентрация радона в газах и воде рудного месторождения и ее связь с угрозой горных ударов. В кн.: Ядерно-геофизические исследования. Свердловск: УрО АН СССР, 1991. С. 65-70.

5. Баранов В.И. Радиометрия. М.: Издательство АН СССР, 1956.

6. Баранов В.И., Бабешкин A.M., Заборенко К.Б. О механизме миграции изотопов радия и тория. Журнал неорганической химии Т. 3 вып. 4, 1958, с. 1054.

7. Баранов В.И., Грачева Е.Г. К теории эманационной разведки. Труды радиевого института. Т.З. Л., 1939, 251 с.

8. Башкирцев М.М., Комодов А.А., Капитанов Ю.Т. Методы дозиметрического контроля загрязненности воздуха радоном и продуктами распада. /Вопросы гигиены и охраны труда на урановых рудниках и обогатительных предприятиях. М.: Атомиздат, 1971.

9. Булашевич Ю.П. К теории интерпретации радиоактивных аномалий. АН СССР, Т.9, №5, 1956, 469 с.

10. Булашевич Ю.П., Карташев Н.П. О сдвиге радиоактивного равновесия между радоном и продуктами его распада в воздушном потоке. Атомная энергия, 1959, т.6, вып. 5. 584 с.

11. Вассерман А.Д. Проектные обоснования параметров вентиляции рудников и подземных сооружений. Л.: Наука, 1988.

12. Волощук С.Н., Демин Н.В., Чесноков Н.И. Специальные способы борьбы с радоном на урановых рудниках. М. Атомиздат. 1979. 36 с.

13. Геец В.И. Варбанец А.Н. Методические аспекты определения содержания радона и торона в воздухе жилых помещений с помощью прибора модели 3S SILENA. АНРИ №2, 1994, с. 35-39.

14. Гендлер С.Г. Обеспечение регламентируемых вентиляционного и теплового режима основа безопасной эксплуатации подземных сооружений транспортного назначения. Безопасность жизнедеятельности, № 3, 2005, с.24-35.

15. Гендлер С.Г. Опыт управления тепловым режимом транспортных тоннелей. Журнал тоннельной ассоциации «Метро и тоннели», №6. Москва, 2006, с. 34-35.

16. Гендлер С.Г. Оценка условий наледеобразования в транспортных тонне-лях.//Физические процессы горного производства. Всесоюзный межвуз. сб. Л.: Изд. ЛГИ, 1988, с.80-84.

17. Гендлер С.Г. Проблемы проветривания протяженных железнодорожных тоннелей в сложных условиях. Горный информационно-аналитический бюллетень, МГГУ, №3, 1999 г., с. 213-216.

18. Гендлер С.Г. Проблемы проветривания транспортных тоннелей. Горный информационный бюллетень. Тематическое приложение Безопасность. Москва, 2005, с. 281-295.

19. Гендлер С.Г. Тепловой режим железнодорожных тоннелей и метрополитенов. Тезисы докладов Международной конф. "Научно-практические аспекты управления качеством воздуха" "Воздух-95", 1995, С.Пб., с.207-208.

20. Гендлер С.Г. Управление тепловым режимом тоннелей в суровых климатических условиях. Транспортное строительство №11, 1991.

21. Гендлер С.Г., Беспалов С.Е., Соколов В.А., Горшков Ю.М., Юшковский Э.М. Управление тепловым режимом тоннелей в суровых климатических условиях. Транспортное строительство, №4, 1990, с. 18-22

22. Гендлер С.Г., Мироненкова Н.А. Выбор мероприятий по нормализации радиационной обстановки в выработках Северо-Муйского тоннеля. Тезисы докладов V Международной конференции «Воздух «2007», С. Петербург, 5-7 июня 2007 г., с. 191 194.

23. Гендлер С.Г., Мироненкова Н.А. Радиационная обстановка в выработках Северо-Муйского тоннеля в периоды его строительства и эксплуатации. Труды X Международной конференции "Экология и развитие общества", 2629 июня, МАНЭП, 2007 г., СЛетербург, с. 69-74.

24. Гендлер С.Г., Мироненкова Н.А. Радиационная обстановка в выработках Северо-Муйского тоннеля в первый период его эксплуатации. Горный информационный бюллетень. Отдельный выпуск 14. Тематическое приложение Безопасность. Москва, 2007, с. 196 205.

25. Гендлер С.Г., Смирняков В.В, Соколов В.А. Исследование вентиляционного и теплового режимов Лысогорского железнодорожного тоннеля. Горный информационный бюллетень. Тематическое приложение Безопасность. Москва, 2006, с. 133 -144.

26. Гендлер С.Г., Смирняков В.В, Соколов В.А. Первые результаты натурных испытаний системы вентиляции Северо-Муйского железнодорожноготоннеля. Горный информационный бюллетень. Тематическое приложение Безопасность. Москва, 2005, с 271 280.

27. Гендлер С.Г., Соколов В.А. Эффективная вентиляция — основное средство обеспечения безопасной эксплуатации подземных сооружений транспортного назначения. Журнал «Метро-Инвест»., №3(22). Москва, 2006, с. 14 — 20.

28. Гендлер С.Г., Терентьев Р.П., Терентьев М.В. Проблема радона при строительстве транспортных тоннелей. Тезисы докладов 1-ой Международной конференции "Экология и развитие Северо-Западного региона РФ", С.Пб., 1995.

29. Гендлер С.Г., Фомин В.Х., Шабалин В.Н. Проблемы обеспечения безопасной эксплуатации железнодорожных тоннелей в суровых климатических условиях. Подземное пространство мира, № 1-2, 2003, с. 43 48

30. Геологический атлас России. Масштаб 1:10000000/ Отв. Ред. А.А. Смыслов; Роскомнедра, Госкомвуз, РАН, Геокарт. М.; СПб., 1996. 40 карт с объясн. зап.

31. Граммаков А.Г. Установление диффузного равновесия радиоактивных газов в некоторых случаях для сферической и цилиндрической формы. Вопросы разведочной радиометрии. JL, 1959, 56 с.

32. Граммаков А.Г., Богословская Т.Н. К вопросу о движении эманации радия через насосы. М.:ЦНИГРИ, 1932.

33. Граммаков А.Г., Попретинский И.Ф. Распределение радона в рыхлых отложениях при наличии ореолов рассеивания. АН СССР, №6, 1957. 783 с.

34. Грачева Е.Г. Влияние структуры и пористости пород на диффузию радиоактивных эманаций. М.: Труды ЦНИГРИ T.IV, 1938.

35. Гусаров И.И., Ляпидевский В.К. Методика измерения естественной радиоактивности воздуха по продуктам распада радона. Гигиена и санитария №10. 1958, с. 10.

36. Дядькин Ю.Д. Принципы и условия освоения подземного пространства. Горный журнал №6, 1990. С. 17-25.

37. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом. М.: Недра, 1977.

38. Жуковский М.В., Ярмошенко И.В. Радон: Измерение, дозы, оценка риска. Екатеринбург: УрО РАН ИГО, 1997. 231 с.

39. Защита от радона в жилых домах и на рабочих местах. Публикация 65 МКРЗ. М.: Энергоатомиздат - 1997 г.

40. Защита от радона-222 в жилых зданиях и на рабочих местах. Публикация 65 МКРЗ. М.: Энергоатомиздат, 1995, с. 78.

41. Зильберборд А.Ф., Горская Г.С., Городецкая М.А. Тепловой режим подземных сооружений и инженерно-геологические условия их оптимального размещения. М.: Недра, 1977. 150 с.

42. Ильин Л.А., Кириллов В.Ф., Коренков И.П. Радиационная безопасность и защита. Справочник. М. Медицина. 1996, 336 с.

43. Исследование вариаций концентраций радона в воздухе подземных сооружений Ташкентского метрополитена www.positrontechnjlogy.com /bericht.htm.

44. Источники, эффекты и опасность ионизирующей радиации. Доклад научного комитета ООН по действию атомной радиации Генеральной Ассамблее за 1988 г., М., Изд-во Мир, 1992, т.1 552 стр., т. 2 - 726 стр.

45. Козлов О.А., Моисеева Е.О., В.Н. Микшевич. Технология радиационного обследования техногенных и природных месторождений Уральского региона. III окружная инновационная конференция, Екатеринбург, 2004.

46. Кольтовер В.К. Радиологическая проблема радона // Радиационная биология. Радиоэкология. 1994. Т. 34. № 2. С. 257-264.

47. Котляров А.А., Кривашеев С.В., Курепин А.Д. Воздействие ядерного излучения радона и его дочерних продуктов распада (ДПР) на население. АНРИ №2, 1994, с. 20-31.

48. Кривашеев С.В. Методы и средства измерения объемной активности радона и продуктов его распада. АНРИ №1(7), 1996, с. 26-40.

49. Кривцова Т.Ю., Решетов В.В. "Практика защиты населения от облучения радоном". Тезисы докладов, г. Санкт-Петербург, 2-5 июля 1996 г. Челябинск. 1996 г. с.29-30.

50. Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. М.: Энергоатомиздат, 1989. 257 с.

51. Максимовский В.А., Харламов М.Г., Мальцев А.В., Лучин И.А., Смыслов А.А., Районирование территории России по степени радоноопасности. АНРИ. 1996/97 №3(9). с.66-73

52. Малышковцев И.Л., Балыхин Г.А. Аэрология и охрана труда в шахтах и карьерах. М.: Университет дружбы народов, 1986, 312 с.

53. Мельников Е.К., Мусийчук Ю.И., Потифоров А.И. и др. Геопатогенные зоны миф или реальность. С.-Пб, 1996, 48с.

54. Недра России. Т.2. Экология геологической среды/ Ред. Н.В. Межелов-ский, А.А. Смыслов.: Санкт-Петербург Москва, 2002, 658 с.

55. Николаев В.А. Трековый метод в радоновых измерениях, АНРИ, 1998, стр. 16-27.

56. Новиков Г.Ф. Радиометрическая разведка. Л.: Недра, 1989, 408 с.

57. Нормы радиационной безопасности НРБ-99. М. Госкомсанэпиднадзор России. 1999, 127с.

58. Обследование и разработка рекомендаций по нормализации концентраций радона в воздушной среде подземных выработок Северо-Муйского тоннеля. Отчет о НИР. С.Пб, СПбГГИ(ТУ), 1996, 76с.22?

59. Объемная активность "Rn в воздухе. Методика выполнения измерений радиометрами радона. СПб. ВНИИМ, НИИРГ, 1993, 18 с.

60. Объемная активность аэрозолей ДПР и ДПТ в воздухе. Методика выполнения измерений радиометрами аэрозолей. СПб. ВНИИМ, НИИРГ. 1994, 22 с.

61. Оптимизация радиационной защиты на основе анализа соотношения затра-ты-выгода /МКРЗ. Публикация 37. Пер. С англ. под. ред. Моисеева А.А. М.: Энергоатомиздат, 1985.

62. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности.

63. ОСПОРБ-99. М.: Апрохим, 2000, 90 с.

64. Оценка и обследование радиационной обстановки на предприятиях по разведке и добыче нерадиоактивных полезных ископаемых подземным способом. Методические рекомендации. Л.: Минздрав РСФСР, НИИРГ, 1988, 32 с.

65. Павлов И.В., Покровский С.С., Камнев Е.Н. Способы обеспечения радиационной безопасности при разведке и добыче урановых руд. М.: Энерго-атомиздат, 1994, 256с.

66. Павлов И.В., Шалаев И.Л. Защита от радиации при добыче урановых руд /Разработка месторождений твердых полезных ископаемых Т. 14. (Итоги науки и техники). М. ВИНИТИ АН СССР. 1976, с. 332-382.

67. Плотность потока радона-222 с поверхности почвы. Методика выполнения измерений с применением радиометра объемной активности радона-222 "Alpha-GUARD Mod.PQ2000", ГСИ, Россия, М., ВНИИФТРИ, 1998 г., 18 стр.

68. Поляков А.Х. Проектирование вентиляции тоннелей. М.: Из-во литературы по .строительству. 1971.143 с.

69. Пруткина М.И., Шашкин B.JI. Эманирование радона из урановых руд и минералов в жидкости. Атомная энергия Т. 22 вып. 2, 1967, 140 с.

70. Публикация 65 МКРЗ «Защита от радона-222 в жилых зданиях и на рабочих местах». М.: Энергоатомиздат, 1995, 78с.

71. Радиационная защита /МКРЗ. Публикация 26. Перевод с англ. под редакцией Моисеева А.А., РамзаеваП.В. М.: Атомиздат, 1978.

72. Радиационная защита на работающих рудниках /МКРЗ.Публикация 47. Пер. с англ. под редакцией Моисеева А.А. М.: Энергоатомиздат, 1988.

73. Радиационная защита на урановых и других рудниках /МКРЗ. Публикация 24. Пер. с англ. под редакцией Моисеева А.А., Шалаева И.Л. М. Атомиз• дат. 1979.

74. Радиация: дозы, эффекты, риск/Пер. с англ. М.:Мир, 1988. 79 с.

75. Радченко В.Д. Сопротивление движению вагонов метрополитена. М.: Трансжелдориздат, 1957.

76. Разработка месторождений твердых полезных ископаемых. Т. 14, М., 1976

77. Ратнер А.П. Несколько замечаний о механизме эманирования. В кн.: Труды Радиевого института. Т.З. Л., 1937, с. 124.

78. Рихванов Л.П. Общие региональные проблемы радиоэкологии. Томск.: Изд-во Том. Политехи. Ун-та, 1997. 141 с.

79. Рогалис B.C., Кузьмич С.Г. Радиационно-экологическая ситуация на шахтах России //Горный информационно-аналитический бюллетень, отдел, вып. № 14: Безопасность, 2007, 188-195 с.

80. Рогов Е.И. Теория и методы математического моделирования производственных процессов в горном деле. Алма-Ата: Наука, 1973.

81. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда: Р 2.2.2006-05. М. "ДЕАН", 2006, 239 с.

82. Рыжакова Н.К., Кустышева Т.Н. Преимущества и недостатки различных моделей переноса радона в пористых средах.Тезисы ВНКСФ-6. г. Томск, 1996.

83. Салтыков Л.Д., Ананьев А.Н., Супонева М.П., Чумаченко A.M. Об эффективности проветривания горных выработок на урановых рудниках. Безопасность труда в промышленности, №3, 1970. 31 с.

84. Салтыков Л.Д., Шалаев И.Л., Лебедев Ю.А. Радиационная безопасность при разведке и добыче урановых руд. М.: Энергоатомиздат, 1984, 139 с.

85. Санитарные правила для предприятий по добыче и обогащению рудных, нерудных и россыпных полезных ископаемых №3905-85, М.: Минздрав СССР, 1985, 37 с.

86. Сердюкова А.С., Капитанов Ю.Т. Изотопы радона и короткоживущие продукты их распада в природе. М.: Атомиздат, 1969.

87. Сердюкова А.С., Капитанов Ю.Т. Изотопы радона и продукты их распада в природе. М.: Атомиздат, 1975.

88. Синчжун Лян. Гидродинамическая модель конвекции радона. Записки Ленинградского Горного института т.111, 1987, с. 81-91.

89. Сисигина Т.И. Измерение эксхаляции радона с поверхности нескольких типов пород /Вопросы ядерной метеорологии. М.: Госметеоиздат, 1962, с. 104.

90. Смыслов А.А. Уран и торий в земной коре. Д.: Недра, 1974, 232 с.

91. Смыслов А.А., Максимовский В.А., Харламов М.Г. и др. Радон в земной коре и риск радоноопасности // Разведка и охрана недр. 1995. N 5.

92. Смыслов А.А., Мельников Е.К., Сериков И.В. Экологическое и геодинамическое состояние недр России и картирование геопатогенных зон/ СПГГИ. СПб., 2000. с. 234-237.

93. Справочник по рудничной вентиляции. М.: Недра, 1988.

94. Старик И.Е., Маликова О.С. Эманирующая способность минералов. Труды радиевого института. Т.5. Вып. 2, Д.: 1957. 116 с.

95. Старик И.Е., Щепотьева Е.С. Методы определения радиоактивности природных образований. М. Д.: Госгеолтехиздат, 1946.

96. Терентьев М.В. Радиационная безопасность шахтеров неурановых рудников. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Д.: ВНИИОТ, 1990, с. 32.

97. Терентьев М.В., Крисюк Э.М. Проведение защитных мероприятий в неурановых подземных рудниках. Технический прогресс в Атомной промышленности. Серия горно-металлургическое производство, вып.5, 1988, с. 29-31.

98. Терентьев М.В., Крисюк Э.М., Шалак Н.И. Радон и продукты его распада -как основной радиационный фактор на неурановых шахтах и оптимизация методов его исследования. /Актуальные вопросы радиационной гигиены. М. Здоровье, 1983, с. 74.

99. Терентьев М.В., Терентьев Р.П. Практика радиационной защиты лиц, работающих в горнодобывающей промышленности. Практика защиты населения от облучения радоном. Тезисы докладов, г. Санкт-Петербург, 2-5 июля 1996 г. С.Пб. ВСЕГЕИ. 1996. с. 48.

100. Терентьев М.В., Терентьев Р.П. Уровни облучения шахтеров неурановых шахт России. Практика защиты населения от облучения радоном. Тезисы докладов, г. Санкт-Петербург, С.Пб. ВСЕГЕИ, 1996, с. 47.

101. Терентьев М.В., Терентьев Р.П. Уровни облучения шахтеров неурановых шахт России. АНРИ, 1997 г. №3/4, с.74-80.

102. Терентьев Р.П. Стамат И.П. Базюкин А.Б. и др. Оценка радиационной обстановки в горных выработках строящегося железнодорожного тоннеля. 1 -ая Международная Конференция "Экология и развитие Северо-Западного региона. Доклады" 1996 С.Пб. с.234-240.

103. Тихонов М.Н. Радон: источники, дозы и нерешенные вопросы. Журнал «Атомная стратегия» № 23, 2006.

104. Тоннели железнодорожные и автодорожные. СНиП 32-04-97. М.: 1997, 19 с.

105. Уткин В.И. Газовое дыхание Земли // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 1.С. 57-64.

106. Уткин В.И. Радоновая проблема в экологии // Сорос, образоват. журн. -2000. Т.6, N 3. - С.73-80.

107. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Пучков Л.А., Медведев И.И. Аэрология горных предприятий. М.: 1987.

108. Фомичев В.И. Вентиляция тоннелей и подземных сооружений. Л.: Строй-издат. 1991.200 с.

109. Ш.Харламов М.Г. и др. Критерии радиоэкологической опасности на основе геолого-географических исследований//Регион. Геология и металлогения. 1999. №8. с. 108-117

110. Шалак Н.И., Крисюк Э.М., Терентьев М.В. Радиационно-гигиеническая обстановка на неурановых шахтах и других подземных сооружениях. Гигиена и санитария № 5, 1984, с. 73-76.

111. ПЗ.Шалак Н.И., Терентьев М.В., Крисюк Э.М. Исследование радиационной обстановки на неурановых шахтах и других подземных сооружениях. Реферативный обзор. Л.: Минздрав РСФСР, НИИРГ, 1982, с. 67.

112. Шашкин В.Л., Пруткина М.И. О механизме эманирования радиоактивных минералов и руд. Атомная энергия, Т.29, Вып. 1, 1970, 224 с.

113. Шувалов Ю.В. Регулирование теплового режима шахт и рудников Севера. Изд. ЛГУ, 1988. 192 с.

114. Юркова И.А. Особенности изменения концентрации радона в воздухе в зависимости от типа вентиляции // Тр. конф. "Радиационная безопасность Урала и Сибири". Екатеринбург: ЕС НИО, 1997. С. 62-63.

115. Dong-Sool Kim and Yoor-shin Kim. Distribution of Airborn Radon Concentrations in Seoul Metropolitan Subway Stations//Health Physics-1993/-vol65.Nl/-p.12-16

116. Fagnani F. L'allocation des resources de radioprotection dans le mines d'uranium (methodologie). Occup.Safety and Health.Ser.ILO №32, 1976, p. 157-169.

117. Gendler S.G. Control for the heat regime of the railway tunnels located in severe climatic condition BHRg 9th International Symposium Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, 1997, ITALY, pp. 397-411.

118. Gendler S.G., Sokolov V.A. The results of ventilation tests during practical use of the Severomujsky railway tunnel. BHRg 12th International Symposium Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, 2006, Portoroz, Slovenia, pp. 451-462.

119. Henson D.A., Bradbury W.M.S., Mott MacDonald, Atkins W.S. The.aerodythnamics of CHANNEL tunnel. 7Ш Int. Sym. on the Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, 1991, UK, p. 927-956.

120. Kraemer C., Zetwoog P. Nouveaux developpements de la mine en ovre du principe d'optimisation dans le mine d'uranium. Vienna. IAEA-SM-285/30. 1986, p. 275-298.

121. Lombard J., Oudis A., Zetwoog P. A contribution to optimising radiological protection in U.mine. Health Phys.Vol.50 №4. 1986, p. 473-483.

122. Samet J.M., Hornung R.W. Review of Radon and Lung Cancer Risk // Risk Anal. 1990. Vol. 10, N 1. P. 65-75.