[发明专利]降低铀矿气态流出物对周边环境危害的优化方法

摘要

一种降低铀矿气态流出物对周边环境危害的优化方法，在铀矿回风井的井口加装一个锥形喷嘴，通过减小铀矿气态流出物出口的截面积，以增大出口流速和有效释放高度的方式来实现降低周边环境近地空气中污染物浓度的目的。锥形喷嘴出口直径的确定是利用回风井下风方向中心轴线处近地表气态流出物浓度与回风井井口直径Di之间的理论公式（10）计算出回风井下风方向中心轴上2000米范围内近地空气污染物浓度的分布，通过减小井口直径Di来降低井口周边空气污染物浓度，当污染物浓度不再随井口直径Di的减小有较大变化时，即能得到最优化的回风井井口直径Di，该井口直径Di即为锥形喷嘴出口直径，从而实现铀矿回风井周边气态污染物防控的优化。

主权项

一种降低铀矿气态流出物对周边环境危害的优化方法，在铀矿回风井的井口加装一个锥形喷嘴，通过减小铀矿气态流出物出口的截面积、增大出口流速和有效释放高度来降低周边环境近地空气中污染物浓度，其特征是：以高斯烟羽模型为基础推导在通风量和污染物排放量不变的情况下回风井的直径与近地空气污染物浓度的计算公式，通过该公式对回风井的井口进行优化设计，并利用该公式针对平坦地形回风井下风方向中心轴线2000米范围内的近地空气污染物水平进行优化；首先推导出平坦地形回风井的井口直径与矿井下风方向中心轴线上近地表气态流出物浓度之间的理论公式，理论公式推导过程如下：根据回风井井口加锥形喷嘴前后气态流出物与锥形喷嘴直径之间的关系公式：(1)式（1）中：S1为回风井井口的截面积，S2为锥形喷嘴嘴口的截面积，单位为m2；V1为加锥形喷嘴前的气态流出物出口速度，V2为加锥形喷嘴后的气态流出物出口速度，单位为m/s；根据式（1）求出加锥形喷嘴之后的气态流出物出口流速，再将求得的气态流出物出口流速表达式以及测量得到的气态流出物平均浓度代入气态流出物释放率公式：(2)式（2）中：Q为释放率，单位为Bq·s－1；C0为气态流出物平均浓度，单位为Bq/m3；P为井口气态流出物流率，单位为m3/s；S为回风井和锥形喷嘴任一监测面的截面积，单位为m2；V是回风井和锥形喷嘴任一监测面气态流出物的平均流速，单位为m/s；根据式（2）求得气态流出物释放率与井径之间的关系：（3）式（3）中：Di为回风井井口直径，单位为m；已知烟羽有效释放高度h与回风井井径以及气态流出物出口流速三者之间的关系：（4）式（4）中：h为回风井烟羽有效释放高度，单位为m；us 是回风井井口高度处平均风速，单位为m/s； hs为回风井井口离地面高度，单位为m；将（3）式中V的表达式代入（4）式中，即求得烟羽有效释放高度与回风井井径两者之间的关系：（5）最后将烟羽有效释放高度公式代入回风井下风方向中心轴线处的高斯烟羽扩散模型公式中：（6）式（6）中：X（x,0,0）表示回风井下风方向中心轴线x米处的矿井气态流出物浓度，单位为Bq·m‑3 ；σz是纵向扩散参数，单位为m；u是烟羽有效释放高度处风速，单位为m/s；根据式（6）推导出回风井下风方向中心轴线上气态流出物浓度与回风井井径之间的表达式：（7）根据布里格斯方法并由公式：（8）（9）求出（7）式中的参数。令、并代入（7）中可得下式：（10）该式即为简化后的回风井下风方向中心轴线处近地表气态流出物浓度与回风井井口直径Di之间的理论公式；利用（10）式计算出回风井下风方向中心轴上2000米范围内近地空气污染物浓度的分布，通过减小井口直径Di来降低井口周边空气污染物浓度，当污染物浓度不再随井口直径Di的减小有较大变化时，即能得到最优化的回风井井口直径Di，该井口直径Di即为锥形喷嘴出口直径，从而实现铀矿回风井周边气态污染物防控的优化。