辐射编录和采样

1、第十章 辐射取样及编录第一节 辐 射 编 录辐射编录系指借助于辐射仪，在探矿工程（探槽剥土探井坑道钻孔等）所揭露的岩石表面上，测量放射性场的展布形态，了解铀矿化特征，圈定矿体赋存部位，确定取样位置和粗略了解矿石品位等，为研究含矿系数提供依据。一、辐射编录的特点与要求 随着山地探矿工程的进行，辐射编录于地质编录必须及时配合进行，将矿体大小、形状、产状要素、矿石结构、矿物共生组合以及围岩和结构变化等情况，用正确的图表和文字表示出来，作为评价矿床的可靠资料。为了减少周围辐射的影响，辐射编录一般使用定向辐射仪进行测量。若使用非定向辐射仪，则需将探测器带上有张角的铅套，当周围辐射影响较大时，铅套需配有铅

2、抽条，作带条与不带条的差值测量。辐射编录的测量方法有螺旋法、网格法、剖面法等。螺旋法适用于检查探矿工程中放射性异常分布的大致范围和位置；网格法常用于详细测定矿体的分布形态和规模；剖面法适用于在无矿地段测量岩石的正常辐射值。辐射编录和地质编录在同一工程中必须采用相同的基准线和基准点，用统一的工程名称和代号。编录前必须清除工程内的矿石渣、围岩渣、排除粉尘、Rn及其子体的污染，尽力保持工程壁面清洁、平整。辐射编录的主要对象是矿体或异常，其次是围岩。因此，对含矿和不含矿地段，辐射编录精度要求不同。在含矿地段，辐射编录测网的点距、线距的选择应考虑矿化均匀程度。二、几种常用的辐射编录（一）探槽工程的辐射编

3、录编录探槽前，首先要检查工程是否达到揭露基岩0.5m深的要求。然后与地质编录者共同确定探槽的坡度、方位和编录时的基准点、基准线。基准线必须布置在工程揭露的基岩部分。通常探槽编录只编槽底和一壁。当地质情况复杂或矿化不均匀时，应先编录槽底和两壁，如图10-1所示。编录时先用辐射仪粗听一边，了解照射量率的变化情况。对有异常的探槽，通常布置0.5m×0.5m的测网进行测量。根据测量结果绘制照射量率等值图（或视含量等值图）。对无异常的探槽一般只在探槽的一壁布置一条点距约为1m的剖面进行测量。然后，把各测点的照射量率标在相应的图纸上，或者绘出测量剖面图。（二）剥工程辐射编录剥土工程是放大了的探槽

4、工程，剥土一般用在在浮土较浅的山坡地段，它适用于地质情况复杂、构造复合交叉或矿体产状不明的地段。由于剥土面积较大，辐射编录时一般采用网格法。在异常地段的网度为0.5m××0.25m。无矿地段采用线距为2m，点距为0.51m的长方形网格法进行测量，如图102所示。（三）探 井 辐 射 编 录探井工程一般用于追索地表以下nn×10m内矿体的延伸情况。按探井的掘进深度分为深井和浅井；按探井的断面形状，可分方形井和圆形井。一般探井时垂直掘进的，每掘进12m编录一次。通常对方形井编录四壁，在无矿地段，四壁各布置一条剖面，以0.51m点距进行测量；在矿化地段，采用0.5m&#

5、215;×0.25m的网度进行详测。探井竣工后应对井底做“十”照射量率等值图，如图10-3所示。编录圆形井时，根据岩层产状把井口分成四个象限（如、）井展开，然后再按网度或剖面进行测量。（四）坑 道 辐 射 编 录沿矿体走向掘进的坑道称沿脉坑道，垂直或近似垂直矿体走向掘进的坑道称穿脉坑道。一般情况下，坑道应编录两壁一顶，如图10-4所示。进行坑道辐射编录时，应先用辐射仪粗略听侧一遍，大致划出矿化段。在矿化段，布置0.5m×0.5m测网进行详测（矿化复杂时网度可加密至0.25m×0.25m）；在非矿化段，在两壁一顶各作一条剖面进行测量，点距1m。测量结果标在坑道展开图

6、上，并绘制成等值线。 为了指导坑道掘进工作或检查矿体开采情况，应当在坑道中适当布置炮孔，进行炮孔编录。在炮孔里自外向内逐点进行测量，点距1020cm，根据测量结果绘出炮孔测量剖面图。（五）岩 芯 辐 射 编 录为了防止漏掉偏铀矿体和低值异常，对钻探过程中所采出的岩芯通常作编录。非异常段测量点距为0.51.0m，异常段测量点距加密至1020cm。岩芯编录应选在较宽敞的地方按顺序进行，尽量减少岩芯间的相互干扰。按规定，上述各种辐射编录应采取剖面法，紧跟工程的进展及时进行510%的检查测量，若误差超过，则应查明原因并重新编录。第二节 伽玛辐射取样的基本原理辐射取样是在坑道、采场的山地工程中或矿体露头

7、上直接测量岩石的照射量率（或计数率），并根据测量结果来确定矿石含量及矿体厚度的方法。按照记录射线的种类和测量方法，辐射取样可分为辐射取样、能谱辐射取样及辐射取样。由于射线穿透能力大，根据辐射取样所确定的矿石含量代表性好，所以在铀矿勘探和开采中，辐射取样得到了广泛应用。辐射取样主要用于平衡破坏明显偏铀、取样效果不好的地区。能谱辐射取样通常用于铀、钍混合的矿区。下文着重讲述铀矿辐射取样，简单介绍辐射取样及能谱辐射取样。一、差值照射量率的测定取样是在山地工程揭露的矿层面上进行的，几何条件比较复杂，探测器不仅记录了取样面上的矿石y射线，同时还记录了周围各辐射面上的放射性物质放出的射线。应此，取样的基本

8、特点（也是所有辐射取样的共同特点）是设法消除周围射线的干扰，而将取样点的辐射准确的测定出来。为解决这一问题，早先广泛采用铅带的差值测量法，即用带抽条的铅套包住探测器，将可以取、插铅条的铅套的开口部分对准测点，在每个测点上均测量不带抽条和带抽条的两个数值，其差值不包括周围辐射的影响，仅与测点上放射性元素含量及矿层厚度有关。这种方法劳动强度大，工作效率低，自70年代以来，广泛地被定向测量法所取代。定向测量法是利用定向接受射线的仪器，记录经补偿的探测器下取样体积内矿石产生的差值计数率，直接消除周围射线干扰的一种取样方法。国产FD42型定向辐射仪采用双闪烁体单光电倍增管结构，如图105所示。在探头的主

9、闪烁体NaI(Tl)和副闪烁体（塑料闪烁体）之间有锥形铅屏。主、副闪烁体受辐射作用后，共用一支光电倍增管作光电转换。由于两种闪烁体发光衰减时间有明显差异：NaI(Tl)晶体为,塑料闪烁体为（25）×，因此可以利用波形甄别电路将其区分，并送往差值率计电路记录。如果忽略自然底数的作用，主、副闪烁体均受张角内外两部分的辐射，即测量张角内的计数率和和测量张角外的计数率。设仪器率表的读数（格）和分别表示主、副闪烁体记录的结果，则可以写成：两道的差值为式中，、测量系统中主道、副道的转换系数，其中是可调节的； 矿石和岩石的射线透过铅屏的系数。如果调节副道的，使之即 （104） 则 （105） 工作

10、中要求将差值（格）换算成照射量率，便于统一测量。 二、差值y照射率与矿层中铀含量的关系从与第十章第一节相类似的推导不难得出，对于铅套张角为2的探测器，在饱和矿层中心点上测得的照射量率为 （106） 式中，半无限空间放射层表面上的照射量率； 铅套开口张角之半； C放射层中的平衡铀含量； 射线的质量衰减系数； 常数所以，对于带铅套的差值测量 对于用定向辐射仪的差值测量（参阅第五章第一节），或令或则 （1012）式表明，无论是带铅屏的差值测量还是定向辐射仪的差值测量，在饱和放射层上测得的差值照射量率与放射层中的平衡铀含量成正比。比例系数B，称为辐射取样换算系数，在数值上相当于平衡铀含量为0.01%饱

11、和矿层中心测得的差值照射量率。与测井理论类同，在任意厚度h矿层上测得的差值照射量率异常曲线面积S与矿层中平衡铀含量C有如下关系式中，矿石的等效平衡系数。 第三节 伽玛辐射取样的工作方法辐射取样的结果是铀矿床储量计算的重要资料，所以对测量装置和工作方法应该有严格的要求和措施。一、测 量 装 置目前多半采用FD-42型定向辐射仪作辐射取样。有些单位也采用带铅条的铅套和轻便辐射仪配合作辐射取样。 用于取样的仪器要求灵敏度高，测程宽，稳定性好及线性好，受温差及湿度影响小，探头有灵活可伸缩的支架，整机轻便坚固。二、仪 器 的 调 节 与 标 定以FD-42型定向辐射仪为例，仪器的调节与标定要点简述于下。

12、 1、甄别阈的调节为了使仪器有较高的灵敏度和稳定性，要求将起始与调在60keV左右。具体方法可使用（59keV）放射源，通过测定该源的积分谱线来确定阈值位置（如图106所示）。也可以在矿石露头上作平衡铀辐射的积分谱线来确定阈值位置（如图107所示）。2、调节“补偿”这项工作通常在标定场上进行。仪器要求在1、23、45测程三个位置分别调节“灵敏度”中的“13”电位器，使指针指示在100格。转动支架杆，使探头与Ra源呈的夹角，将Ra源移至与相应的距离上，调节补偿中的“2,3”，使指针指示的平均值为零。然后将Ra源移至与相应的距离上。将测开关置于“1”，调节补偿，使指针为零。这样1至3测程的补偿已经

13、基本调好，标定时再作检查及细调。45测程补偿调节过程类同，只是测程位置置于“4”，“灵敏度”调节时，Ra源挂在与相应的距离上。探头转向时，将Ra源移至与相应的距离上，调节“补偿”中的“45”电位器，使率表指针为零。 （二） 仪 器 的 标 定FD-42型定向辐射仪分五个测程：1400、7000、28000、70000及280000（）。采用分频电路，13测程共用一个剂量电容，用1,5,20分频；45测程配用的剂量电容为13测程的十分之一，用5，20分频。因此，只需要在两个测程（一般是2、4测程）调节相应的灵敏度即可。实际工作中，在完成上述补偿调节后，立即可将Ra源置于方向，在与和相应的距离上分

14、别调节“灵敏度”“2”和“4”，使率表在2、4测程指示为100格，这样就完成了五个测程的标定。 三、野 外 工 作 方 法展开取样之前，应对矿区的地质条件、矿化特点和地球化学特征有基本了解，然后进行辐射取样的实验工作。 在试验阶段辐射取样和刻槽取样同时进行。根据刻槽取样的结果，初步了解矿层内的U、Ra平衡位移情况、矿石射气逸散程度及Th、K等伴生元素含量的高低。对比取样与刻槽取样所得的线储量，检查取样换算系数是否准确，取样所划定的矿层边界及矿石含量是否反映客观情况。若取样与刻槽取样的线储量误差小于，实验工作量占取样工作量的1020%，则认为y辐射取样是可行的。经有关单位验收审批后，即可投入辐射

15、取样的生产阶段。辐射取样工作一般按如下步骤进行：（1）按规范要求标定好仪器 每天工作前和工作结束后，要在固定的地点测量工作标准源的差值照射量率，以检查仪器灵敏度的变化情况，做出仪器灵敏度变化曲线。当仪器灵敏度变化超过平均值的时，必须重新标定仪器，当日工作成果报废。（2）通风、洗壁 进行辐射取样时，要保持工作地段通风良好，降尘降Rn,用清水冲洗取样面，洗掉Rn子体的附积。（3）确定取样剖面 根据地质编录和辐射编录的结果，按照地质取样线布置的规定，在取样面上确定辐射取样剖面，并用红漆在剖面上标出各个测点。点距按矿化均匀程度可为20cm或10cm。剖面线应延伸到正常场3040cm。（4）眼剖面线作逐

16、点的差值测量。（5）选择总工作量的10%左右的测点做重复测量。现场测量记录要清洁美观，客观完整。四、质 量 检 查辐射取样的质量是通过内部检查和外部检查结果来评价的。内部检查用来检查测量精度，评定偶然误差的大小。辐射取样中产生偶然误差的主要原因是放射性统计涨落、仪器工作条件不够稳定、操作不够熟练、测量几何条件不佳等。外部检查用来判定辐射取样是否存在系统误差。系统误差与换算系数和标定仪器是的误差、矿石U-Ra平衡位移及射气扩散损失研究不细致、矿石中其他放射性核素的干扰等因素有关。内部检查一般选择总工作量20%左右的取样线作重复测量。检查地段选在矿石类型、矿化情况、含量高低等方面具有代表性的部位。

17、当然，在工业矿体上的检查工作量占得比例应当大一些。一部分检查工作量可以在每日工作中，由基本测量的同义操作员用同一台仪器完成。另外还应当布置一部分专门的检查测量，由指定操作员用性能良好的不同仪器完成。内部检查误差按下式计算：式中，、为第i条剖面上基本测量和检查测量异常曲线面积。相对误差的允许范围视铀含量等级而定，参见表10-1外部检查一般是用刻槽取样的平均含量作为检查标准，对比相应的辐射取样的平均含量。外部工作量应占辐射取样剖面长度的1030%（不得少于20m）.样槽规格为10cm×5cm,或10cm×10cm。外部检查误差计算公式为： 式中，取样按样品长度加权平均含量； 刻

18、槽取样按样品长度加权平均含量。值的允许范围为0.91.1第四节 伽玛辐射取样异常曲线解释方法由现场测量所得的取样数据，经检查、核对、换算后，绘制成辐射取样曲线。对取样异常曲线的定量解释（即确定矿层边界和厚度，计算矿石含量）也可分为反褶积法和平均含量法。一、反褶积分层解释方法测井曲线的分层解释法也适用于辐射取样曲线的解释。图108为某铀矿床取样异常曲线反褶积分层解释实例。二、平 均 含 量 法 与测井异常曲线定量解释方法相似，根据辐射取样异常曲线确定矿层边界的方法有法、法和给定含量法方法细节不再赘述。图109是辐射取样异常曲线解释实例，图1010为辐射取样Z量板。边界确定后，矿层厚度即可算出。然

19、后根据异常曲线面积用（1013）式计算矿石中的平均铀含量。第五节 伽玛辐射取样换系数辐射取样换算系数B是确定矿石含量和划分矿层厚度的重要参数。因此，正确地测定换算系数是保证辐射取样质量的重要问题之一。从（1010）、（1011）式中不难看出，随着铅套张角的增大或铅屏厚度的增加，B值相应增大。至于B值与探测器类型、矿石物质成分等因素的关系，与测井换算系数的探讨相同，这里不作重复阐述。换算系数B值通常用密封模型法测定。模型规格一般为1.2m×1.2m×0.6m,模型制作工艺及技术要求与钻孔测井模型相同。B值计算公式为：式中，在密封饱和模型中心测得的差值照射量率（模型内RaRn平

20、衡）； 模型矿粉经湿度修正后的Ra含量。生产上有时也采用逆推法确定换算系数。在山地工程内选择矿化较均匀的地段布置取样线，并高精度地作三次重复辐射取样。将测量结果绘制成曲线图，确定矿层厚度h及曲线所包围的面积S。同时，在该取样线作刻槽取样，样槽规格略大一些（宽10cm，深20cm）。这是因为在半无限矿层表面探测的照射量率约80%来自表层以下20cm的区域。将刻槽取样送实验室分析U、Ra含量、。逆推换算系数按下式计算 式中，刻槽取样分析所得该矿段的加权平均平衡铀含量。值一般应在本矿区若干矿段多次测定，并拟按不同晶级（0.010.029%,0.030.049%，0.050.999%，>1%）求

21、出相应的值。逆推法的优点是值是在天然产状下确定的，用来计算辐射取样地段的铀含量时，不必作等效平衡系数的修正。但是，当矿区等效平衡系数变化较大时，用值计算铀含量也会引起较大的偏差。FD42型定向辐射仪的平衡换算系数值)。第六节 伽玛辐射取样的影响因素影响y辐射取样质量的因素可以归纳为两类：一类是可以修正的因素，如铀氡平衡破坏，另一类是难以修正，应竭力避免或消除的因素，如物质成分变化、散射y射线的作用、Rn及其衰变产物的存在等等。一、局部铀氡平衡破坏的影响取样直接测量的是与Rn处于平衡的短寿命子体、产生的射线，要根据辐射取样曲线计算铀含量，需要作铀氡平衡系数的修正。这种修正一般是按块段含量等级取一

22、个平均值进行的。如果局部地段铀氡平衡系数与平均铀氡平衡系数有较大差别，则该局部地区的辐射取样结果会严重失真。尽管有时在在这种局部的偏高与局部偏低误差可能近乎抵消，对整个矿区的线储量没有显著的影响，但是在铀矿勘探，特别是在开采过程中会出现预测有矿的局部地段混进非矿岩石，而预测无矿的局部地段含有工业矿石的情况。可见，为了减少上述影响，对铀氡平衡情况应作尽可能细致的研究，得出准确的规律。二、散射射线的影响在探槽、浅井及坑道内作辐射取样时，除了测量地点及周围矿石放出的射线外，周围射线所引起的散射射线也会进入探头的张角范围内，导致差值照射量率偏高。FD42定向取样仪在主晶体前加有11.5mm的铅屏，能屏

23、蔽大部分散射射线。当遇有很强的散射射线时（例如特高品位地段），这种铅吸收屏宜加厚至3mm.3mm厚的铅吸收屏不仅能屏蔽很强的散射射线，而且能消除矿石成分给辐射取样带来的影响。三、坑道中Rn子体和矿尘的影响Rn子体和矿尘附着在坑道或浅井壁上会影响辐射取样的结果。取样前应当用清水洗壁，消除这种影响。第七节 炮孔伽玛辐射取样在铀矿床勘探或开采过程中，往往需要进行炮孔辐射取样。实际上，炮孔辐射取样可以被视为小口径水平测井，所用仪器及工作方法均与测井类同。 炮孔辐射取样主要应用在以下几方面： 追索矿体边界对厚度大、形态复杂、沿脉坑道未能完全揭露的矿体 可在坑道壁一侧或两侧布置炮孔辐射取样，以追索矿体边界

24、，如图1011所示。 确定进一步掘进方向 在掌子面上布置炮孔辐射取样。 指导开采工作 开采以至预定的矿体边缘部分是，常常布置炮孔辐射取样，以判断开采是否需要继续进行，并可探索盲矿体。由于进行炮孔辐射取样时，从井口开始头几个点（030cm）的测定结果受外部射线作用的影响，同时也不符合4立体角的几何条件，所以炮孔辐射取样与坑道辐射取样的测量结果难以吻合。第八节 辐射取样在铀氡破坏严重并且明显偏铀时，辐射取样效果不佳，容易漏矿，这时宜进行辐射取样。 取样是在矿体露头上做测量和测量，借以确定矿体厚度和铀含量的一种辐射取样方法。其原理与室内分析相似。测量和测量通常是在每一测点上做不同方式的三次测量来完成

25、的，即不带抽条时测得（cps,下同），带木条时测得（cps,下同），带铅条时测得（cps，下同）。如图1012所示，可以写出下列关系式：式中， 矿石射线产生的计算率； 铅套开口角以外周围射线穿透铅套进入探测器产生的计数率；矿石辐射产生的计数率；仪器本底计数率；铅套对于射线产生的计数。显然， 式中，差值计数率。根据在矿体上测得的矿，矿异常曲线面积求出当量含量（）和当量含量（），然后计算铀含量（参阅第十二章第二节）。计算公式如下：式中，分别为取样和取样的换算系数（cps/0.01%eU）；h矿层厚度（cm）；装置系数。若忽略铀组射线的贡献，则式中 在平衡铀粉末标准源模型上测得的换算系数； 在纯铀粉末标准源模型上测得的换算系数。图1013是辐射取样实测剖面图示。利用辐射取样结果还可以直接算出矿体的等效平衡系数 应当指出，矿化不均匀是辐射取样中不可避免的影响因素，有时它能使辐射取样结果与刻槽取样结果之间产生很大的差别。造成这一差别的原因是射线饱和厚度大（约40cm），射线饱和厚度却很小（1cm左