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국내 석탄광 분진의 특성과 효율적 제어

Characteristics of domestic coals and efficient control of coal dust

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.19 no.4, 2017년, pp.589 - 609  

김수홍 (한국농어촌공사 경남지역본부 지하수지질부) ,  권준욱 ((주)지오미래이앤씨 기업부설연구소) ,  김선명 (신한대학교 에너지환경공학과학과) ,  김윤광 ((주)굿엔지니어스 기업부설 연구소) ,  장윤호 (강원대학교 공과대학 자원공학과)

초록
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석탄광산 분진을 환기로 제어하기 위해 현재 국내에서 가행되는 5개 광산의 석탄 분진 시료를 채취하여 석탄 분진의 특성인 밀도와 원소분석, 입도 분석을 시행하였다. 이것은 국내에서 생산되는 모든 무연탄에서 파생되는 석탄 분진의 특성을 이해함으로써 보다 쾌적한 작업환경을 제공하는 연구의 기초가 될 것이다. 입도분석(PSA)결과, 본 연구에 사용된 석탄 분진 시료입자의 크기는 $0.007{\sim}88.614{\mu}m$ 범위에 분포하였으며 이중 진폐증을 유발시킬 수 있는 $3.5{\mu}m$ 이하의 입자가 광산 내 상당부분 존재하는 것으로 확인되었다. 5개광업소에서 채취한 석탄광 분진의 풍속에 의한 유동을 알아보기 위해 풍동을 제작하여 풍속에 대한 석탄광 분진의 낙진을 측정하였으며, 낙진된 석탄 분진의 입도분석을 시행하였다. 또한, 실제 미세먼지가 다량으로 발생하는 채준 작업장에서 공기 중에 부유하는 미세먼지를 앤더슨 멀티스테이지 샘플러(Anderson multi-stage sampler)를 이용하여 석탄광 분진을 작업장에서 환기되는 풍속에 따라 측정하였으며 $3.5{\mu}m$ 이하의 석탄 분진을 제어하는 풍속을 실험을 통하여 밝혀냈다. 주선풍기의 과설계를 방지하기 위해 A광업소의 자연환기력을 계산하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study carried out the density and energy dispersive X-ray spectroscopy and particle size analysis which are the physical characteristics of coal dust by collecting samples of coal dust in the five domestic mines to control the coal dust through ventilation in the workplace for coal mining in th...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 국내에서 석탄을 채광하는 작업장의 석탄 분진을 환기에 의해 제어하기 위해 시작되었으며, 이를 위하여 현재 국내에서 가행하는 5개 광산의 석탄분진의 시료를 채취하여 석탄 분진의 물리적 특성인 밀도와 원소분석, 입도 분석을 측정하였다. 또한 채취한 석탄분진을 풍속에 의한 유동을 알아보기 위해 풍동을 제작하여 풍속에 대한 석탄 분진의 낙진을 측정하였으며, 이를 토대로 실제 작업장에서의 석탄 분진을 풍속에 따라 측정하였다.
  • 본 연구에서는 5개광업소에서 채취한 석탄광 분진의 풍속에 의한 유동을 알아보기 위해 풍동을 제작하여 풍속에 대한 석탄광 분진의 낙진을 측정하였으며, 낙진된 석탄분진의 입도분석을 시행하였다.
  • 또한 더욱 안타까운 현실은 국내석탄이 가지고 있는 자원으로서의 한계성으로 인해 열악한 작업장 환경 개선을 위한 투자나 개선을 위한 연구들이 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내에 남아 있는 5개 광산 석탄 분진의 특성을 조사하였으며, 특히 입도분포를 통한 미세먼지의 환기적 제어에 관한 연구를 시행하였다.

후속연구

  • 또한, 풍향과 풍속 등의 유동조건을 제어할 수 있으므로 실험결과 얻어진 상세한 측정치들은 다양한 토양 및 대기 특성 하에서의 석탄광입자의 부유가능성에 관한 정량적 모델을 도출하기 위한 목적으로 효과적으로 이용될 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
갱내에서 수행되는 석탄생산을 위한 작업은 무엇인가? 갱내에서는 석탄생산을 위해서 탐탄, 시추, 채준, 운반 등 여러 가지 작업들을 하고 있다. 갱내 작업중 가장 분진이 많이 발생하고 있는 채준 작업과 케이빙 작업시의 분진 농도 측정 및 입도 분포 측정을 실시하였다.
우리나라의 광산에서 갱내의 작업 환경 조건이 악화되는 이유는 무엇인가? 이들 대부분은 심부에서 석탄 생산을 하고 있으며 채굴은 점차 심부로 진행되고 있다. 특히 우리나라의 탄층 부존상태는 탄폭의 변화가 심하고 상하반이 취약하며 경사가 급하게 매장되어 있어 이를 생산하기 위해 작업심도가 더욱 깊어지고 있어 갱내의 작업 환경 조건은 더욱 악화되고 있다. 광산의 심도가 깊어질수록 지열증가로 인한 작업환경의 악화와 이를 해결하기 위해 점점 더 복잡해지는 환기망, 지압증가로 인한 작업장의 유지 곤란 등의 문제가 발생하고 있다.
광산의 심도가 깊어질수록 어떤 문제가 발생하는가? 특히 우리나라의 탄층 부존상태는 탄폭의 변화가 심하고 상하반이 취약하며 경사가 급하게 매장되어 있어 이를 생산하기 위해 작업심도가 더욱 깊어지고 있어 갱내의 작업 환경 조건은 더욱 악화되고 있다. 광산의 심도가 깊어질수록 지열증가로 인한 작업환경의 악화와 이를 해결하기 위해 점점 더 복잡해지는 환기망, 지압증가로 인한 작업장의 유지 곤란 등의 문제가 발생하고 있다. 갱내 작업 환경 및 안전을 악화시킬 수 있는 작업장의 석탄 분진 및 온도 상승 문제는 가장 심각한 문제이며 이에 따라 심부 채탄 개발의 타당성 검토나 생산 계획을 수립할 때는 반드시 심부의 갱내 환기를 먼저 계획하는 것이 재난안전과 생산성 향상에 무엇보다 중요하다.
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참고문헌 (9)

  1. Hartman, H.L. (1982), "Mine ventilation and air conditioning(second edition)", A WILEY- INTERSCIENCE PUBLICATION. 

  2. Kim, H.G., Choi, P.G., Ryu, J.O., Lee, C.W. (2016), "A fundamental study on the ventilation analysis method for network-type tunnel-focused on the none hardy-cross method", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 18, No 03, pp. 291-303. 

  3. Kim, H.G., Yoo, J.O., Lee, C.W. (2014), "A study on applications of the natural ventilation pressure(NVP) in local tunnels", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 16, No 03, pp. 269-285. 

  4. Kim, Y.K. (2000), "Study on the Improvement of Ventilation System in Jang-Sung Colliery", Journal of the Korean Institute of Mineral and Energy Resources Engineers, Vol. 37, No. 3, pp. 173-180. 

  5. Lee, C.W., Kim, S.H., Gil, S.W., Cho, W.C. (2009), "A case study for prediction of the natural ventilation force in a local long vehicle tunnel", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 11, No 4, pp. 395-401. 

  6. McPherson, M.J. (1987), "The resistance to airflow of mine shafts", Mine Ventilation Society of South Africa. 

  7. McPherson, M.J. (1993), "Surface ventilation and environmental engineering", Chapman & Hall, pp. 134-141. 

  8. Sinha (1982), What's Needed to Win the War against Black Lung Diesease, Coal Min. & Proc., May, pp. 63-68. 

  9. Zheng, G.Q., Ramani, K. (1989), Generation and Entrainment of Coal Dust Underground Mines, Proc. 4th U.S. Mine Vent. Sympo., SME, Littleton, CO, pp. 454-461. 

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