광산보안 및 광해방지를 위한 선진화된 기술 모음 > 저서

• 목록

신간서적 소개 합니다

광산현대화과정에서

광산보안 및 광해방지를 위한

차세대 물리탐사 및 계측기법

저자 김중열

총 쪽수 345

발행일 2019년 6월 24일

출판사 이화

우리가 광산을 개발하고 운영하게 되면 여러 가지 어려운 문제에 당면합니다. 일테면

① 갱내에 들어가서 작업하기 무서워요. 여차하면 낙반이나 낙석이 일어나고 언젠가는 갱도가 붕락한 적도 있어요. 낙반이나 붕괴를 미리 예측하여 대처할 수는 없는가요?

② 광산지대에는 주위 땅이 갑자기 푹 꺼지거나(싱크홀형 지반침하 혹은 싱크홀) 혹은 넓은 범위에서 지면이 활처럼 아래로 처지는 경우(트러프형 지반침하)가 흔히 발생하여 큰 인명 및 재산 피해를 초래합니다. 이에 대한 최적의 예보기술은 없는가요?

③ 갱내 사고에서 가장 무서운 것은 바로 갱내 화재사고입니다. 만약 화재가 발생하면 많은 인명피해를 초래하곤 하였습니다. 만약 많은 양의 센서들을 동원하여 갱내 전체를 센싱화 한다면 화재예방은 물론 갱내 작업환경도 개선할 수 있게 됩니다. 광산현대화 과정에서 이러한 기술도 현실화될 수 있을 까요?

④ 광산은 대체로 산지에 위치하고 있습니다. 따라서 산사태나 경사지 붕괴는 흔히 발생합니다. 이에 대한 진정한 예보기술은 필요합니다.

⑤ 지하 암반은 주로 단층면에서 이동합니다. 단층면에서 지하수는 잘 유동됩니다. 단층은 일종의 절리입니다. 절리는 절리두께를 갖는 평면으로 간주됩니다. 광맥은 흔히 두께를 갖는 평면으로 간주됩니다. 만약 지하 절리구조를 3차원으로 구현될 수 있다면 탐광, 굴진, 채광, 광산보안, 광해문제 및 광산지하수관리 등의 설계 및 시공이 효율적으로 수행될 수 있습니다. 즉 절리구조3차원구현은 바로 지반조사의 이상적인 최종목적이기도 하며 누구나 얻고자 하는 기술입니다.

⑥ 선광과정에서 버려지는 광물찌꺼지 혹은 광미는 한 곳에 모아 적치합니다. 이를 광미적치장 혹은 광미장이라 합니다. 광미장은 흔히 오염원이 되어 이것이 붕괴되면 주위 하천이나 농경지를 오염시켜 상당한 환경문제를 불러일으킵니다. 따라서 광미장 붕괴가 제때에 예보되어 보강하는 것이 최선이 됩니다. 이에 대한 최적의 예보시스템은 세계적인 기술수준에서 찾고자 하는 일종의 광해방지기술입니다.

⑦ 광산지역에서 지하수관리를 위한 주요 항목은 지하수유동과 수질입니다. 광산개발과정에서 뒤따르는 굴진이나 채광은 급격한 지하수유동이나 지하수위 변화를 초래할 수 있습니다. 나아가 굴착과정에서는 외부로부터 지하수가 유입될 수도 있습니다. 역으로 주변암반에 단층파쇄대가 존재하면 갱내수는 산중턱에서 배출될 수도 있습니다. 특히 광산에서 유출되는 산성배수와 이어지는 하천수의 수질은 관리되어야 합니다. 일례로 평양시 대동강은 그 상류 하천가에 위치한 광산들에 의해 근원적으로 오염되고 있습니다. 이러한 문제는 광산현대화과정에서 반드시 극복되어야 할 사안입니다.

⑧ 장기간의 광산 개발로 인해 지하 천부의 매장량은 감소하고 심부 채굴 작업이 증가하여 지하 갱도 및 채굴적의 지반 응력 및 온도가 상승함에 따라 광산 안전과 채굴 작업이 어려워지고 있습니다. 광산의 안정성과 생산성을 크게 향상 시키려면 갱도의 지반이나 환경에 대한 포괄적인 정보를 제공할 수 있는 실시간 모니터링시스템이 요구됩니다. 최근 광섬유 기반 감지기술의 발전으로 광케이블을 이용한 광산 환경 및 상태 모니터링 기술이 광산 현대화를 위해 하나의 솔루션이 될 것으로 판단됩니다.

⑨ 기존의 광산 계측시스템은 갱도 내에 계측기를 설치하여 1회성 계측방식을 이용하거나, 또는 현장 관리사무소에 데이터로거를 설치하여 한시적 모니터링을 하는 것에 그치고 있습니다. 여기에는 번거로운 데이터 수집과정과 백업과정이 필요합니다. 또한 계측방식 면에서 대체로 연속적인 측정에 불리함이 있습니다. 그런데 광산현장에서 계측된 데이터의 량은 많으면 많을수록 향후 안전계획 수립이나, 위험인자 예측을 통한 예·경보의 기준을 설립하는데 많은 도움이 될 것입니다. 그러나 현재 일반적인 1회성 계측이나, 한시적 계측은 이러한 위험상황에 대한 대처계획을 수립하기엔 데이터가 터무니없이 부족합니다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 연속측정이 가능해야 하며, 인력의 도움 없이 지속적인 모니터링을 24시간 365일 유지해야 합니다. 또한 센서노드간의 연결이나, 굳이 현장사무실이 아니더라도 외부에서도 광산현장 상황을 모니터링 할 수 있는 네트워크가 구축되어야 할 것입니다. 이는 Sensing 과 ICT 기술의 융합으로 가능해 질 것입니다.

이 책은 위의 9개 항목에 대한 최적의 대안을 제시하고 있습니다. 여기에는 각 대안에 수반되는 다양한 신기술들을 소개하고 있습니다. 나아가 그에 따른 장비들은 순수 국산화된 국가 인증 제품입니다.

참고로

항목 ②에 따른 기술들은 도심지 싱크홀 문제에도 활용될 수 있습니다.

항목 ③의 기술은 바로 일반 화재예방 조기경보시스템으로 활용될 수 있습니다.

항목 ⑤의 기술은 일반 지반조사에 바로 적용될 수 있습니다.

항목 ⑦의 기술은 도심지 지하수관리를 위한 최적의 방법이 됩니다.

항목 ⑧의 광케이블 이용기술은 산업분야 전반에 걸쳐 활용되고 있습니다.

전문가들은 남북 간의 경제 구조로 볼 때 남의 자본과 기술, 북의 자원과 노동력이 결합하여 시너지효과를 볼 수 있는 분야가 바로 자원개발 분야라고 말합니다. 이는 바로 남북 간 경제공동체를 만드는 중요한 축이 될 수 있을 것입니다. 북한 자원은 어디까지나 한민족의 것입니다. 반만 년 역사에 비추어 우리는 잠시 분단되어 있을 뿐 조만간 우리 스스로 자원을 지켜내야 할 것입니다.

그런데 정작 우리가 국제경쟁력을 갖는 기술을 실제로 보유하고 있는 것일까요?

이전 광산에 종사하신 분들은 이미 고희를 훌쩍 넘어서고 있습니다. 광산이 없는데 제대로 배우는 학생이 있을 수 없습니다. 최근 불거진 해외자원 부실사업은 바로 자원분야 예산삭감으로 이어지고 그나마 보유하고 있던 자원기술도 장기적 경기침체로 인해 사라지고 있는 실정입니다. 이 책은 바로 이미 선진화된 자원개발기술을 보존하고 또한 유지하기 위한 첫걸음이 될 것입니다.

목 차

1 광맥 및 절리구조 3차원 구현을 위한 프리마기법

1.1 프리마기법 개요

1.2 프리마기법의 개발배경 및 연혁

1.2.1 개발 배경

1.2.2 개발 연혁

1.2.3 프리마기법의 원리

1.3 적용대상 및 기대효과

1.3.1 적용대상

① 광물매장물산출

② 운반갱도(터널), 수갱 및 ramp way의 설계

③ 광산 지하수관리

④ 광산보안

1.3.2 기대효과

1.4 기술보유 및 입증자료

1.4.1 특허 보유현황

1.4.2 현장적용사례

1.4.3 기술과 연관된 저서 및 논문

2 ICT기반 지반이완, 낙반 및 갱도붕락 예보시스템

2.1 기술개요

2.2 기술의 개발배경 및 원리

2.3 계측내용 및 분석결과

2.4 적용기술

2.5 기대효과

2.6 구성장비

2.7 기술보유 입증자료