국내 비금속 광산의 적정 안전관리 방안 연구

Abstract

그 간, 열악한 광업 여건에 따른 신규 광산기술자의 저조한 현장 유입 기조는 기존의 광산기술자를 빠르게 고령화시키고 있다. 이는 광산의 안정성 검토가 과거와 동일하게 노년의 광산기술자의 순수 경험적 방식에 의존하여 수행되는 결과로 나타난다. 본 연구에서는 노년의 광산기술자가 손쉽게 광산에 적용하여 안정성을 검토할 수 있는 적절한 평가기법 제시를 통해, 공학적 이론의 현장 접목 단절을 예방하고 노년의 광산기술자와 공학적 평가가 가능한 신규 광산기술자간 기술격차를 일부 해소하고자 하였다. 또한, 경험적 방식과 이론적 검토의 차이 분석을 통한 광산 안전관리 능력을 강화하고자 하였다. 본 연구의 평가기법 적용 및 검토를 위해 충청북도 제천과 단양을 포함하는 중부지역을 대상지로 선정하였다. 또한, 제천과 단양지역 대표 광종인 석회석을 채광중인 광산에서 노천과 갱내 각각의 안정성 평가를 수행하고 그 결과를 비교 분석하였다. 노천광산의 경우, 채광사면의 빠른 경사각 산출이 가능한 Q-slope 평가기법을 적용하여 Q-slope 사면 안정성평가 계산기를 작성하였으며, 이를 통해 채광장 사면 안정성을 검토하였다. 검토 결과, 생산 완료 후 사면에 대한 적정 배수대책 등이 보완된다면 사면의 안정성을 충분히 유지할 수 있을 것으로 평가되었다. 갱내 광산의 경우에는 중부지역을 대상으로 하는 광산에 대한 보편적 적용을 위해 Lunder & Pakalnis 경험식을 활용하여 일반적인 경암의 조건하에서 광주 안전율을 검토하였다. 또한, Stability graph method를 적용한 갱도 안정성 평가기법을 반영하여 안정성평가 계산기를 작성하였고, 그래프를 활용한 즉각적인 시각적 평가방안을 고려하였다. 이 평가법은 규격, 심도 등의 간소화된 요소를 활용하여 손쉽게 그래프상에 갱도의 안정성 결과를 확인할 수 있기 때문에 이론적 평가에 회의적인 노년의 광산기술자 또는 경험이 부족한 신규 광산기술자의 안전의식 제고에 많은 도움이 될 것으로 사료된다. 또한, 갱내광산의 광주에 분포한 불연속면 등 지질학적 조건에 대한 조사결과와 형상분류법을 활용한 광주 형태의 육안 확인 결과 및 경험식을 활용한 안정성 평가결과를 활용하여 경험적 안전관리와 공학적 검토방식간의 결과를 비교 분석하여 유사한 경향성을 확인하였다. 이를 통해 광산기술자의 작업장 순회 점검을 통한 광주의 시각적 비교 또는 평가에 대한 안전관리 효과성을 확인하였다. 다만, 이러한 방안이 정확한 수치로 제시되는 것이 아닌 매우 주관적인 방식이기 때문에 되도록 다수인 광산기술자의 지속적인 관찰이 필요하며, 정확한 분석을 위해 암석물성에 대한 기초자료의 추가적인 획득이 필요할 것으로 사료된다. 또한, 특이사항 발견 시 추가적인 평가를 통해 보강계획 등의 안전관리 방안을 수립하여 관리한다면 사면이나, 광주 붕괴에 따른 대규모 지반침하와 같은 대형재해와 인명재해 등을 미연에 방지할 수 있을 것이다. | So far, the trend of dull inflow of new mining engineers in the field due to poor mining conditions is rapidly aging existing mining engineers. As a result, the stability review of mines is dependent on the purely empirical method of aged mining engineers as in the past. By presenting an appropriate evaluation technique that can be easily applied to mines and reviewed for stability by aged mining engineers, this study aims to prevent the disconnection of grafting engineering theories onto the field and partially bridge the technological gap between aged mining engineers and new mining engineers who can conduct engineering evaluation. In addition, it sought to strengthen the mine safety management ability through analysis of differences in empirical methods and theoretical reviews. First of all, for the application and review of the evaluation technique of this study, the central region, including Jecheon and Danyang, Chungcheongbuk-do, was selected as the target site. Moreover, the stability evaluation was respectively conducted for the surface and underground mines dug for limestone, the representative mineral type of Jecheon and Danyang regions. The obtained results were then compared and analyzed. In the case of open-pit mines, a Q-slope stability evaluation calculator was drawn up by applying a Q-slope evaluation technique that supports a fast calculation of inclination agnle of the mining slope. Through this, the stability of the mining slope was reviewed. As a result of the review, it was evaluated that the stability of the slope could be sufficiently maintained if proper drainage measures for the slope were supplemented after production was completed. In the case of underground mines, the safety rate of the pillar was reviewed under general hard-rock conditions using the Lunder & Pakalnis empirical formula for universal application to mines targeting the central region. Besides, the stability evaluation calculator was drawn up by reflecting the mine shaft stability evaluation technique applied with the stability graph method, and the immediate visual evaluation plan using the graph was considered. This evaluation method can be used to easily check the stability results of the mine on the graph utilizing simplified factors such as specifications and depth. Thus, it is suggested that the method will be helpful in raising the safety awareness of aged mining engineers who are skeptical about theoretical evaluation or inexperienced new mining engineers. Furthermore, similar trends were identified by comparing and analyzing the results between empirical safety management and engineering review methods. This was done by using the results of the survey on geological conditions, such as discontinuities distributed in the pillar of underground mines, visual check of pillar forms using shape classification, and outcomes of the stability evaluation using empirical formula. This confirmed the effectiveness of safety management on the visual comparison or evaluation of pillars carried out through the mine walk-around inspection by mining engineers. However, since this measure is a very subjective method that does not present accurate figures, it is necessary for multiple mining engineers to continuously make observations. It is also deemed that additional basic data on physical properties of rocks need to be obtained for precise analysis. To add, if safety management measures like reinforcement plans are established and managed through additional evaluation when discovering anything unusual, massive disasters, such as large-sized ground subsidence due to slope or pillar collapses, or casualty incidents can be prevented in advance.