[논문]3차원 지질 모델링을 이용한 지하자원 채굴 관리 및 폐갱도 보강량 산출

배기훈; 윤운상; 정의진; 문지용; 정두진

문제 정의

반면에 현실적으로 지하에 분포하는 폐갱도의 분포 현황을 정확히 분석하기는 어려우며, 이에 따른 충진량을 계산하기 역시 어려운 실정이다. 이러한 문제점을 극복하기 위한 방안의 하나가 폐갱도의 3차원 분포 상황을 모델링하여 그에 따른 충진재의 보강량을 산정하는 것이다. 이처럼 지하자원 및 갱도의 3차원 모델링은 채굴 및 관리 등의 광산 활동을 보다 효율적으로 진전시킬 수 있을 것이며, 나아가 폐갱도 보강을 위한 보강량 산출 등의 사후 대책 마련 에 유용히 적용될 수 있을 것으로 예상된다.

제안 방법

경상북도 울진군에 소재하고 있는 석회광산을 대상으로 그 지역에 분포하는 석회암층 및 채굴갱에 대해 시추자료 및 지질조사 자료를 기반으로, 앞서 설명한 바와 같은 과정에 의해 3차원 모델링을 실시하였다.
따라서, 보다 정확한 지층 내 광체의 분포 상황을 이해하고 이를 채굴하기 위한 갱도의 설계 및 채굴 관리를 위해 3차원 분포 모델링을 비금속 광산 및 금속 광산 지구에 적용하였다. 일차적 으로, 지질 조사 및 시추 조사를 통해 획득한 자료로부터 기본적인 광체의 3차원 모델링을 수행 하고, 이로부터 광체의 채굴을 위한 갱도를 설계하였다.
본 지질 모델링에 사용된 프로그램은 조사된 자료로부터 3차원 모델링을 구성하기 위한데이터 구조를 크게 4가지로 나누고 있는데, 이는 각각 Hole data, Map data, Volume data, 3D Grid data이다. 이러한 데이터 구조가 서로 연계되어 3차원 모델링을 구축하는 과정을 나타내면 다음<그림 1>과 같다.
이러한 시추자료는 지표 지질 조사 자료와 함께 보다 정확한 지층 분포를 구성하기 위해 필요하다. 시추자료는 기본적으 로 시추공의 trace, 각 지층의 분포 심도를 나타내는 지표면으로부터의 거리(distance), 각 지층 또는 입력 지점의 방향(azimuth)과 경사(dip) 그리고 시추공의 공간좌표(X, Y, Z 값)등으로 구성된다(그림 2).
따라서, 보다 정확한 지층 내 광체의 분포 상황을 이해하고 이를 채굴하기 위한 갱도의 설계 및 채굴 관리를 위해 3차원 분포 모델링을 비금속 광산 및 금속 광산 지구에 적용하였다. 일차적 으로, 지질 조사 및 시추 조사를 통해 획득한 자료로부터 기본적인 광체의 3차원 모델링을 수행 하고, 이로부터 광체의 채굴을 위한 갱도를 설계하였다. 이러한 일련의 과정을 통해 가장 효율적인 지하자원 채굴을 위한 모델링 기법의 공정을 마련할 수 있을 것으로 예상된다.

대상 데이터

본 모델링 지역 내에 분포하는 지층은 조선누층군의 석회암층과 이를 관입하는 화강암으 로 구성되며, 석회암층은 다시 채굴 대상이 되는 저품위와 고품위 두 가지 지층으로 구분할 수 있다. 또한 채굴 대상 지층 즉, 광체 내에는 갱도가 굴착되어 있으며 각각 60ML, 80ML, 100ML에 분포하고 있다.

후속연구

더 나아가 주요 지반침하 지역에 대한 3차원 DataBase를 구축함으로써 채굴 현황 및 갱 도에 대한 3차원 모델링을 수행하고, 이를 침하 방지 및 보강 시에 사용함으로써 효율적이 고 체계적인 근거를 마련할 수 있을 것이다.
현재 채굴이 진행되고 있거나 진행될 광산지역에 대한 지층 분포를 3차원으로 모델링함으 로써 광체에 대한 보다 명확한 분포 상황을 이해할 수 있으며, 이후로 가장 적절하고 효율적인 갱도를 설계하는데 활용될 수 있을 것이다. 또한 광산 활동이 종료된 지역에 발생하고 있는 지반 침하 문제와 같은 광해와 관련하여 기존에 수행되고 있는 폐갱도 분포 파악 및 충전 그라우팅과 같은 시공시에 이를 3차원으로 모델링하여 그 지하 내부의 분포 상황을 보다 정확히 분석함으로써 그 보강량 산정의 근거를 마련할 수 있을 것으로 예상된다.
일차적 으로, 지질 조사 및 시추 조사를 통해 획득한 자료로부터 기본적인 광체의 3차원 모델링을 수행 하고, 이로부터 광체의 채굴을 위한 갱도를 설계하였다. 이러한 일련의 과정을 통해 가장 효율적인 지하자원 채굴을 위한 모델링 기법의 공정을 마련할 수 있을 것으로 예상된다.
이러한 문제점을 극복하기 위한 방안의 하나가 폐갱도의 3차원 분포 상황을 모델링하여 그에 따른 충진재의 보강량을 산정하는 것이다. 이처럼 지하자원 및 갱도의 3차원 모델링은 채굴 및 관리 등의 광산 활동을 보다 효율적으로 진전시킬 수 있을 것이며, 나아가 폐갱도 보강을 위한 보강량 산출 등의 사후 대책 마련 에 유용히 적용될 수 있을 것으로 예상된다.
현재 채굴이 진행되고 있거나 진행될 광산지역에 대한 지층 분포를 3차원으로 모델링함으 로써 광체에 대한 보다 명확한 분포 상황을 이해할 수 있으며, 이후로 가장 적절하고 효율적인 갱도를 설계하는데 활용될 수 있을 것이다. 또한 광산 활동이 종료된 지역에 발생하고 있는 지반 침하 문제와 같은 광해와 관련하여 기존에 수행되고 있는 폐갱도 분포 파악 및 충전 그라우팅과 같은 시공시에 이를 3차원으로 모델링하여 그 지하 내부의 분포 상황을 보다 정확히 분석함으로써 그 보강량 산정의 근거를 마련할 수 있을 것으로 예상된다.

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