[논문]가행광산 채광방식과 현황에 따른 지반침하 가능성과 대책

장명환; 이상은

doi:10.7474/tus.2017.27.6.366

초록
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가행광산 지반침하 실태조사를 통하여 현 채광방법에 따른 지반침하 가능성과 대책을 분석하였다. 금속광산은 대부분 휴 폐광 상태로서 싱크홀의 침하양상을 나타내고 있다. 석탄광은 점점 더 심부화 되어가고 있으며, 기존 채광지역에서 트러프형의 침하양상을 보였다. 비금속 광산은 대규격 광산개발 이력이 30년 이내로서 크고 작은 지반변형의 문제가 조사되었다. 채광 또한 기술적 방법보다 경험적인 방법에 더 의존함으로써 시간 의존성에 따른 지반침하 가능성이 상존하였다. 따라서 비금속 광산 위주의 체계적인 개발방법과 지반침하 방지에 대한 다양한 연구가 수행 되어야 할 것으로 본다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we investigated the subsidence possibility and countermeasures according to the current mining method through investigation of the subsidence condition in operation mine. Most of the metal mine were broken, investigating to subsidence pattern of the Sink-hole. Coal mines are becoming ...

In this paper, we investigated the subsidence possibility and countermeasures according to the current mining method through investigation of the subsidence condition in operation mine. Most of the metal mine were broken, investigating to subsidence pattern of the Sink-hole. Coal mines are becoming more and more deep, investigating to Trough type subsidence patterns in existing mining areas. History of nonmetallic mines have not been developed for over 30 years, but large and small ground deformation problems have been investigated. Mining also has ground subsidence functionality due to time dependence by relying more heavily on empirical methods than technical methods. Therefore, it is necessary to carry out the various researches on systematic development method and prevention of subsidence of nonmetallic mines.

주제어

AI 본문요약
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가설 설정

- 주변암의 특성 : 주변암이 강할수록 침하곡선은 완 만하고 영향면적은 커진다.
- 지형의 특성 : 경사가 클수록 침하는 증가하고 수평 변위는 크게 증가 한다.
- 채굴공동의 규모 : 규모가 클수록 침하도 크다
- 채굴공동의 심도 : 심도가 증가할수록 침하는 작고 침하곡선은 완만하다.

이론/모형

5, 채굴공동까지의 심도 200 m(750 ft) 이상의 150개의 Case를 기존의 Database에 더하여 이 루어졌다. 분석도구로서 ARMPS(Analysis of Retreat Mining Pillar Stability)를 이용하였다. 그 결과 Fig.

성능/효과

그 결과 우세한 불연속면의 각도가 45°~70°정도일 때 필라 형상비가 0.5인 경우 필라의 강도 감쇠율은 95% 수준까지 저감되고, 형상비 1.5 이상이면 불연속면의 각 도에 큰 영향을 받지 않기 때문에 필라의 강도 감쇠율 도 30% 이내인 것으로 분석하였다.
Table 2는 필라채굴등 필라에 불안전 요소가 있을 때 필라의 형상비(W/H)에 따른 필라의 파괴 등을 분석한 것이다(Gabriel et al, 2008). 표에서 필라의 형상비는 대부분 1.0 미만으로써 계단채광 등을 실시할 때 필라에 작용하는 응력이 필라 파괴강도의 10% 수준에서 필라의 파괴가 이루어짐을 알 수 있다. 특히 필라에 우세한 불연속면이 존재할 경우 필라의 파괴는 필라에 작용하 는 응력수준이 필라 파괴강도의 4% 수준에서 파괴가 이루어지기도 하였다.

후속연구

그러나 이러한 문제는 보안광주 설치와 채굴 가능한 필라를 선정하는 문제이므로 전문기관 또는 광산 전문가의 기술적 도움이 필요할 것으로 본다. 이러한 기술적인 문제는 향후 채광 실수율 증가와 광산 안정성 향상에 도움을 줄 수 있다.
그러나 비금속 광산은 가행기간이 10년 미만인 광산도 대규모의 지반침하가 발생된 것으로 조사 되었다. 따라서 비금속 광산의 지속적인 개발, 개발면적의 확대, 개발심도의 심부화를 고려할 때 안정적인 개발방법 과 지반침하방지등에 대한 중장기적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
따라서 주방식채광에서 계단발파나 필라채굴에 의한 추가적인 채광할동은 이러한 채광 리스크 요인들에 대한 기술적인 분석 이후에 수행할 필요가 있다.
또한 비금속 대규격 광산에서 지반침하는 광산 개발 역사가 짧아 효율적 채광에 대한 체계적 연구가 더 필요할 것으로 본다.
향후 4차산업 ICT기반 채굴공동의 3D 스캐닝에 의한 광산 안전도 작성과 이에 대한 기술적인 관리를 위 한 연구가 필요할 것으로 본다. 이와 같은 방법은 효율적 광산관리와 생산원가 절감에 도움을 줄 수 있다.
특히 중단채광 후 폐광이 되었을 때 채 굴공동에 갱내수가 유입되어 채굴공동은 지하수위가 상승하게 된다. 향후 갈수기나 재개발시 인위적인 펌핑 작업에 의하여 지하수위가 내려가면 공동주변의 암반 강도가 저감되어 지반침하의 가능성이 커지게 된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	계단채광은 어떤 방법인가?	계단채광은 1차적으로 굴진이나 주방식 채광을 실시 한 후 품위가 양호한 필라 등에 대하여 추가적으로 채광을 하기 위한 방법이다. 채광방법은 Fig.
	대규격 갱도에 의한 광산 개발은 언제 어떤 목적으로 도입되었는가?	국내광산의 갱내개발은 대규격 갱도에 의한 개발 이전과 이후로 대별할 수 있다. 대규격 갱도에 의한 광산 개발은 1980년대 중반부터 광산 현대화 개발의 정책적 일환으로 운반계통의 개선을 위하여 금속광산에 처음 도입되었으며, 현재는 주로 비금속 광산에서 확대 적용 되고 있다.
	계단채광방법의 장점은?	본 방법은 품위가 양호한 광석을 추가적으로 채굴할 수 있기 때문에 채수율은 증가하나 채굴공동의 높이 증가로 인한 필라의 형상비가 문제가 될 수 있다. 필라의 형상비란 필라의 너비(W)를 필라의 높이(H)로 나눈 값으로 필라의 형상비가 클수록 안전율은 증가한다.

참고문헌 (10)

산업통상자원부, 2016, 갱내광산 지반침하 실태조사를 통한 안전대책 수립방안 연구, 134p.
Okubo, S. and J. Yamatomi, 2009, Underground mining method and Equipment, Civil Engineering Vol. II.
Yavuz, H., 2001, Yielding Pillar Concept and its Design, 17th International Mining Congress and Exhibition of Turkey-MCET 2001, 397-404.
Ihsan Berk Tulu, Keith A. Heasley, Christopher Mark, 2010, A Comparison of the Overburden Loading in ARMPS and LaModel, 29th International Conference on Ground Control in Mining.
Gabriel S. Esterhuizen, Anthony T. Iannacchione, John L. Ellenberger, Dennis R. Dolinar, 2008, PILLAR STABILITY ISSUES BASED ON A SURVEY OF PILLAR PERFORMANCE IN UNDERGROUND LIMESTONE MINES, 25th International Conference on Ground Control in Mining, 354-361.
Tyrel W., 2013, UNDERGROUND MINE SURFACE SUBSIDENCE EVALUATION AND CLOSURE, Mine Design, Operations & Closure Conference 2013.
Yejin Yang, Jin Kim, Ji-whan Ahn, 2015, Causes and Prevention for Sinkhole in Limestone Mine, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Volume 5, Issue 3, 382-390.
SMRAC, 2001, Development of a method to estimate coal pillar loading, Safety in Mines Research Advisory Committee, 90p.
MSEC, 2007, General Discussion on Systematic and Non Systematic Mine Subsidence Ground Movements, 50p.
SCA, 2007, Literature Review on Longwall Mining, Parsons Brinckerhoff Australia, 62p.

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