本發(fā)明屬于鈾礦勘查技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種旋進(jìn)鉆孔式活性炭包伽瑪能譜測(cè)氡方法。

背景技術(shù)：

性炭測(cè)氡法是鈾礦勘查領(lǐng)域中一種找礦方法，是一種累積吸附式測(cè)氡方法，相對(duì)于抽吸式瞬時(shí)測(cè)氡技術(shù)而言，該方法受氡日變影響較小，能更好地指示深部鈾礦化信息。

活性炭測(cè)氡法是在土壤中埋置活性炭裝置，利用活性炭的強(qiáng)吸附性來捕集地氣中氡氣，通過伽瑪測(cè)量裝置測(cè)量土壤氡濃度的方法。傳統(tǒng)的活性炭測(cè)氡方法存在如下不足：其一，活性炭測(cè)量儀器鉛罐屏蔽裝置笨重，攜帶不方便；其二，受鉛罐限制，活性炭測(cè)氡儀器探頭晶體體積過小，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)漲落較大，增加了統(tǒng)計(jì)漲落誤差；其三，裝活性炭塑料瓶所裝炭量少，裝好活性炭后的塑料瓶內(nèi)活性炭厚度達(dá)3.5cm，埋置后的瓶底吸附的氡氣量明顯大于瓶口附近吸附的氡氣量，同時(shí)活性炭本身吸收伽瑪射線，實(shí)際測(cè)量是瓶底朝里靠近探頭測(cè)量，這樣引起的誤差較大；其四，采用人工挖坑比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且往往坑的深淺不一；其二，活性炭捕集裝置過于繁瑣，需要干燥劑、絲綿、塑料瓶、罩杯等，攜帶及組裝不方便。

綜上所述，鈾礦勘查領(lǐng)域亟需開展更方便、更精準(zhǔn)的活性炭測(cè)量技術(shù)研發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題為：提供一種旋進(jìn)鉆孔式活性炭包伽瑪能譜測(cè)氡方法，該方法能夠方便精準(zhǔn)地進(jìn)行活性炭測(cè)氡、有效提取地氣中的²²²rn。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述：

一種旋進(jìn)鉆孔式活性炭包伽瑪能譜測(cè)氡方法，包括以下步驟：

步驟1

定制鉆孔所需旋進(jìn)式鉆頭；

步驟2

定制活性炭包，在活性炭包上端面的中心位置或下端面的中心位置進(jìn)行標(biāo)記；

步驟3

定制紗布袋和自封口透明塑料袋；

步驟4

選擇地面伽瑪能譜儀，要求地面伽瑪能譜儀道址大于256道；探頭晶體可以為bgo晶體或nai晶體，bgo晶體探頭體積要求在100cm³以上，nai晶體探頭體積要求在300cm³以上；

步驟5

對(duì)步驟4所選地面伽瑪能譜儀設(shè)置²¹⁴bi感興趣區(qū)、³⁹k感興趣區(qū)、及²⁰⁸tl感興趣區(qū)；

步驟6

對(duì)步驟5設(shè)置好的地面伽瑪能譜儀進(jìn)行標(biāo)定，確定儀器剝離比及氡濃度換算系數(shù)；

步驟7

將活性炭置于烤箱內(nèi)去除雜質(zhì)，烤好待冷卻后稱量相等的質(zhì)量的活性炭分別裝于每個(gè)步驟2所述活性炭包內(nèi)并封包；

步驟8

野外現(xiàn)場(chǎng)定位測(cè)點(diǎn)，標(biāo)記點(diǎn)線號(hào)；

步驟9

在野外駐地設(shè)置一個(gè)鈾、釷、鉀背景值較低的工作間，關(guān)上門窗；在一塊泡沫板的中心挖出與活性炭包尺寸規(guī)格一致的凹槽，將泡沫板固定在工作間地面上；將步驟7裝好活性炭的活性炭包平放在凹槽內(nèi)，使活性炭包有標(biāo)記的一面朝上；將地面伽瑪能譜儀探頭對(duì)準(zhǔn)活性炭包的標(biāo)記位置放置，測(cè)量活性炭包工作間本底值；

步驟10

野外現(xiàn)場(chǎng)找到步驟8所述測(cè)點(diǎn)，記錄該測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)線號(hào)及埋置日期時(shí)間t1后套上紗布袋；利用旋進(jìn)式鉆頭在測(cè)點(diǎn)打孔，打好孔后將活性炭包有標(biāo)記的一面朝下平放在孔底，并采用塑料薄膜蓋住活性炭包，蓋好的塑料薄膜上再放些土隔離上方氣體，同時(shí)在地表孔口再用塑料薄膜蓋住，孔口略高于周邊；

步驟11

埋置若干天后取出步驟10埋置的活性炭包，然后快速裝入自封口透明塑料袋并封口，記錄該活性炭包取出時(shí)間t2；

步驟12

將步驟11取出的活性炭包帶回步驟9所述工作間，將活性炭包有標(biāo)記的一面朝上置于泡沫板板的凹槽內(nèi)，將底面伽瑪能譜儀探頭中心對(duì)準(zhǔn)活性炭包的標(biāo)記位置放置，測(cè)量²¹⁴bi感興趣區(qū)的凈計(jì)數(shù)率，并記錄開始測(cè)量時(shí)的時(shí)間t3；

步驟13

將步驟12測(cè)量的²¹⁴bi感興趣區(qū)的凈計(jì)數(shù)率減去步驟9測(cè)量的活性炭包工作間本底值得到測(cè)點(diǎn)氡計(jì)數(shù)率np；

步驟14

將步驟13得到的測(cè)點(diǎn)氡計(jì)數(shù)率np除以進(jìn)行修正，得修正后的計(jì)數(shù)率n，其中，λrn為氡衰變常數(shù)；

步驟15

將修正后的計(jì)數(shù)率n乘以步驟6標(biāo)定的氡濃度換算系數(shù)，獲得氡濃度。

作為優(yōu)選方案：步驟1中，所述鉆頭內(nèi)管直徑2cm，長60cm～80cm，采用鋼質(zhì)材料；內(nèi)管外鑲螺旋螺紋葉片，片寬8cm～10cm，采用錳鋼質(zhì)材料；鉆頭內(nèi)管末端穿孔直徑3mm；步驟1中還定制了與鉆頭相連接的鋼質(zhì)丁字形手柄，手柄長50cm，中間桿長10cm～40cm，直徑1.9cm；丁字形手柄和鉆頭之間采用螺紋連接或者采用穿孔連接；所述穿孔連接，是指在鉆頭內(nèi)管和丁字形手柄中間桿穿孔，兩者穿孔直徑相同，直徑3mm～4mm，手柄中間桿可每10cm穿一孔，另配直徑3.7mm～3.9mm帶螺紋栓釘及配套螺帽一副，通過栓釘及穿孔連接丁字形手柄中間桿和鉆頭內(nèi)管末端。

作為優(yōu)選方案：步驟2中，選擇透氣性好且不易粘土的優(yōu)質(zhì)布料制作活性炭包；活性炭包體積規(guī)格要求厚度為1cm，容量為50cm³～150cm³，形狀為能夠裝50g～100g活性炭顆粒的圓柱體或多邊形柱體。

作為優(yōu)選方案：步驟5中，²¹⁴bi感興趣區(qū)能量范圍為1659kev～1860kev，對(duì)應(yīng)道址范圍為553ch～620ch；²⁰⁸tl感興趣區(qū)能量范圍為2409kev～2808kev，對(duì)應(yīng)道址范圍為803ch～936ch；³⁹k感興趣區(qū)能量范圍為1368kev～1569kev，對(duì)應(yīng)道址范圍為456ch～523ch。

作為優(yōu)選方案：步驟7中，采用在200℃烤箱內(nèi)烤4～8小時(shí)的方法去除活性炭吸附的雜質(zhì)；每包活性炭的質(zhì)量相等，均為50g～100g。

作為優(yōu)選方案：步驟9中，泡沫板的長度大于等于15cm，寬度大于等于15cm，厚度大于等于1.5cm。

作為優(yōu)選方案：步驟10中，打孔深度為0～80cm。

作為優(yōu)選方案：步驟11中，埋置2～10天后取出步驟10埋置的活性炭 包。

作為優(yōu)選方案：步驟12中，測(cè)量兩次²¹⁴bi感興趣區(qū)的凈計(jì)數(shù)率，測(cè)量結(jié)果取兩次測(cè)量的平均值。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的一種旋進(jìn)鉆孔式活性炭包伽瑪能譜測(cè)氡方法，采用旋進(jìn)式鉆孔、活性炭包、便攜式伽瑪能譜儀組成的測(cè)量裝置，能有效捕集地氣中呈氣、液態(tài)或微粒態(tài)氡，通過測(cè)量氡衰變子體²¹⁴bi特征能量峰凈計(jì)數(shù)率，經(jīng)修正處理后換算成氡濃度，顯著簡化了常規(guī)活性炭測(cè)氡方法的繁瑣操作，大幅降低了測(cè)氡經(jīng)濟(jì)成本，有效提高了測(cè)氡數(shù)據(jù)的可靠性。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有活性炭測(cè)氡法和本發(fā)明的旋進(jìn)鉆孔式活性炭包伽瑪能譜測(cè)氡方法獲得的氡濃度曲線對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種旋進(jìn)鉆孔式活性炭包伽瑪能譜測(cè)氡方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明的一種旋進(jìn)鉆孔式活性炭包伽瑪能譜測(cè)氡方法，包括以下步驟：

步驟1

定制鉆孔所需旋進(jìn)式鉆頭。

本實(shí)施例中，所述鉆頭內(nèi)管直徑2cm，長60cm～80cm，采用鋼質(zhì)材料；內(nèi)管外鑲螺旋螺紋葉片，片寬8cm～10cm，采用錳鋼質(zhì)材料；鉆頭內(nèi)管末端穿孔直徑3mm。

另外，定制與鉆頭相連接的鋼質(zhì)丁字形手柄，手柄長50cm，中間桿長10cm～40cm，直徑1.9cm。

丁字形手柄和鉆頭之間采用螺紋連接或者采用穿孔連接。所述穿孔連接，是指在鉆頭內(nèi)管和丁字形手柄中間桿穿孔，兩者穿孔直徑相同，直徑3mm～ 4mm，手柄中間桿可每10cm穿一孔，另配直徑3.7mm～3.9mm帶螺紋栓釘及配套螺帽一副，通過栓釘及穿孔連接丁字形手柄中間桿和鉆頭內(nèi)管末端。

步驟2

定制活性炭包，選擇透氣性好且不易粘土的優(yōu)質(zhì)布料制作活性炭包。

本實(shí)施例中，活性炭包體積規(guī)格要求厚度為1cm，容量為50cm³～150cm³，形狀為可裝50g～100g活性炭顆粒的圓柱體或多邊形柱體，并在活性炭包上端面的中心位置或下端面的中心位置進(jìn)行標(biāo)記。

本實(shí)施例中，所述活性炭包為長寬厚9cm×7cm×1cm的長方體。

步驟3

定制紗布袋和自封口透明塑料袋，紗布袋和自封口透明塑料袋規(guī)格略大于步驟2所述活性炭包。紗布袋在埋置時(shí)裝活性炭包，避免活性炭包被泥土等物質(zhì)污染。自封口透明塑料袋用于收集密封埋置后的活性炭包。

步驟4

選擇地面伽瑪能譜儀，要求地面伽瑪能譜儀道址大于256道；探頭晶體可以為bgo晶體或nai晶體，bgo晶體探頭體積要求在100cm³以上，nai晶體探頭體積要求在300cm³以上；地面伽瑪能譜儀需要具有天然峰自動(dòng)穩(wěn)譜、能自動(dòng)讀取和存儲(chǔ)全譜數(shù)據(jù)、全譜感興趣區(qū)數(shù)據(jù)、日期時(shí)間等功能。

本實(shí)施例中，選擇rs230型便攜式底面伽瑪能譜測(cè)量儀，該儀器道址為1024道，探頭晶體為bgo晶體，該晶體體積103.24cm³，具有天然峰自動(dòng)穩(wěn)譜、能自動(dòng)讀取和存儲(chǔ)全譜數(shù)據(jù)、全譜感興趣區(qū)數(shù)據(jù)、日期時(shí)間等功能。

步驟5

設(shè)置地面伽瑪能譜儀感興趣區(qū)，對(duì)步驟4所選地面伽瑪能譜儀設(shè)置²¹⁴bi感興趣區(qū)、³⁹k感興趣區(qū)、及²⁰⁸tl感興趣區(qū)。

本實(shí)施例中，²¹⁴bi(特征能量峰為1.76mev)感興趣區(qū)能量范圍為1659kev～1860kev，對(duì)應(yīng)道址范圍為553ch～620ch；²⁰⁸tl(特征能量峰為 2.62mev)感興趣區(qū)能量范圍為2409kev～2808kev，對(duì)應(yīng)道址范圍為803ch～936ch；³⁹k(特征能量峰為1.46mev)感興趣區(qū)能量范圍為1368kev～1569kev，對(duì)應(yīng)道址范圍為456ch～523ch。

步驟6

利用標(biāo)準(zhǔn)模型和小型氡室對(duì)步驟5設(shè)置好的地面伽瑪能譜儀進(jìn)行標(biāo)定，確定儀器剝離比及氡濃度換算系數(shù)。

步驟7

將活性炭置于烤箱內(nèi)去除雜質(zhì)，烤好待冷卻后稱量相等的質(zhì)量的活性炭分別裝于每個(gè)步驟2所述活性炭包內(nèi)并封包。

本實(shí)施例中，采用在200℃烤箱內(nèi)烤4～8小時(shí)的方法去除活性炭吸附的雜質(zhì)。

本實(shí)施例中，每包活性炭的質(zhì)量相等，均為50g～100g。

步驟8

野外現(xiàn)場(chǎng)定位測(cè)點(diǎn)，利用gps按設(shè)計(jì)點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)定位并做標(biāo)志，標(biāo)記點(diǎn)線號(hào)。

步驟9

在野外駐地設(shè)置一個(gè)鈾、釷、鉀背景值較低的工作間，關(guān)上門窗；在一塊泡沫板的中心挖出與活性炭包尺寸規(guī)格一致的凹槽，將泡沫板固定在工作間地面上；將步驟7裝好活性炭的活性炭包平放在凹槽內(nèi)，使活性炭包有標(biāo)記的一面朝上；將地面伽瑪能譜儀探頭對(duì)準(zhǔn)活性炭包的標(biāo)記位置放置，測(cè)量活性炭包工作間本底值。

本實(shí)施例中，所述泡沫板的長度大于等于15cm，寬度大于等于15cm，厚度大于等于1.5cm。

步驟10

野外現(xiàn)場(chǎng)找到步驟8所述測(cè)點(diǎn)，在活性炭包沒有標(biāo)記的一面記載該測(cè)點(diǎn) 的點(diǎn)線號(hào)及埋置日期時(shí)間t1后套上紗布袋；利用旋進(jìn)式鉆頭在測(cè)點(diǎn)打孔，打好孔后將活性炭包有標(biāo)記的一面朝下平放在孔底，并采用塑料薄膜蓋住活性炭包，蓋好的塑料薄膜上再放些土隔離上方氣體，同時(shí)在地表孔口再用塑料薄膜蓋住，孔口略高于周邊，以隔離空氣及雨水滲入。

利用旋進(jìn)式鉆頭在測(cè)點(diǎn)打孔的打孔深度根據(jù)工區(qū)地質(zhì)環(huán)境要求確定，本實(shí)施例中打孔深度為0～80cm。

步驟11

埋置2～10天后取出步驟10埋置的活性炭包，然后快速裝入自封口透明塑料袋并封口，在自封口透明塑料袋記載取出時(shí)間t2。

步驟12

將步驟11取出的活性炭包帶回步驟9所述工作間，將活性炭包有標(biāo)記的一面朝上置于泡沫板板的凹槽內(nèi)，將底面伽瑪能譜儀探頭中心對(duì)準(zhǔn)活性炭包的標(biāo)記位置放置，測(cè)量²¹⁴bi感興趣區(qū)的凈計(jì)數(shù)率，并記錄開始測(cè)量時(shí)的時(shí)間t3。

本實(shí)施例中，步驟12中測(cè)量兩次，測(cè)量結(jié)果取兩次測(cè)量的平均值。

步驟13

將步驟12測(cè)量的²¹⁴bi感興趣區(qū)的凈計(jì)數(shù)率減去步驟9測(cè)量的活性炭包工作間本底值得到測(cè)點(diǎn)氡計(jì)數(shù)率np。

步驟14

將步驟13得到的測(cè)點(diǎn)氡計(jì)數(shù)率np除以進(jìn)行修正，得到修正后的氡計(jì)數(shù)率n，其中，λrn為氡衰變常數(shù)。

步驟15

將修正后的計(jì)數(shù)率n乘以步驟6標(biāo)定的氡濃度換算系數(shù)，獲得氡濃度。

以上描述結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本 發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。本發(fā)明中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。