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미소진동모니터링

그림 1 미소진동모니터링 현장응용 성공사례(한덕철광)

한덕철광은 주 운반갱도인 램프웨이, 제1수갱, 그리고 상·하편 간격 25 m의 채굴갱도들이 16편까지 개설되어 있으며 채굴공동은 전체적으로 원뿔 형태를 보여주고 있다.

2016년 11월 20일 동부광체의 심부 채굴공동(180 ML 갱도와 205 ML 갱도 사이)에서 대규모 붕락이 발생하였으며 이것은 다시 420 ML 부근의 상부 채굴공동까지 연쇄적으로 전이된 것으로 추정되었다. 그의 영향으로 램프웨이 등 갱도 내에 균열과 낙반이 발생하고 수개월 후에도 여파가 지속되었으며 그간 잠시 조업이 중단되기도 하였다.

따라서 동광체 전체에서 발생하는 붕락, 낙반, 낙석, 발파, 균열 및 단층면에서의 암반 미끄러짐 등을 실시간(위치, 시간, 규모 등)으로 파악하여 예측함으로써 향후 작업의 안전과 위험정도에 따른 사전 보강작업을 통하여 대규모 붕락을 미리 예방할 수 있는 효율적인 모니터링 시스템이 요구되었다.

2017년 2월 16일 한덕철광 램프웨이를 이용하여 갱내 미소진동 모니터링 시스템인 지모(GMO-U)시스템을 설치하였다. 본 시스템의 측정장치는 12채널이며 유무선 통신이 가능하다. 그런데 갱내에서는 무선통신이 현실적으로 가능하지 않기 때문에 모든 데이터 송수신이 유선으로 이루어져야 한다. 더구나 갱내에 설치된 여러 개의 지모디바이스는 동시에 트리거 되어야 하기 때문에 이를 위한 특별한 GPS송수신모듈이 개발되어야 한다. 즉 지모디바이스가 지상이 아닌 갱내에서 활용되면 시간동기화 문제, 전원 문제, 데이터전송 문제 및 장비안전 문제 등이 부차적으로 발생한다는 것이다.

램프웨이를 따라 총 12지점에 3성분 수진기(4.5 Hz)가 각 지모디바이스에 연결되었다. 각 디바이스의 시간동기화는 개발된 지모송수신모듈을 통하여 이루어 졌으며 측정된 자료는 광케이블을 통해 사무실로 전송되었다. 각 미소진동 이벤트는 데이터서버에 전송되고 또한 분석되어 주요 정보는 모바일에 전달되어 화면에서 볼 수 있게 된다.

위 그림은 2017년 2월 22일부터 5월 22일까지의 역산 가능한 이벤트(총 24개)만을 그 규모에 따라 PC화면의 갱내 평면도에 나타낸 것으로, 이벤트 들은 평면도뿐만 아니라 입면도에 차별화하여 자동으로 표현되고 동시에 기준 이상의 이벤트는 담당자 모바일에 전송되었다. 이 기간 동안 측정된 총 이벤트는 약 2,000개에 달한다. 여기서 붕락, 낙석, 발파, 암반의 미끄러짐 등은 대체로 파형의 주파수와 크기에 의해 구분되었다. 나아가 그들은 3차원 입체영상으로 표현되고 또한 그들 각각의 탄성파기록도 필요에 따라 바로 열람할 수 있다.