KR101254665B1 - 폐광의 모르타르 주입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전소에서 발생되는 석탄회에 의해 형성되는 모르타르를 폐광산의 내부로 용이하게 투입할 수 있도록 하는 폐광의 모르타르 주입장치에 관한 것으로, 내부로 석탄회와 물이 투입되고, 석탄회와 물을 교반하여 모르타르를 형성하고, 모르타르를 배출하는 모트타르 배합부; 및 모르타르 배합부에서 배출되는 모르타르가 저장되며, 모르타르를 고압으로 폐광의 갱도로 주입하는 모르타르 주입부를 포함한다.

Description

폐광의 모르타르 주입장치{MORTAR INSERTING APPARATUS FOR ABANDONED MINE}

본 발명은 폐광의 모르타르 주입장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전소에서 발생되는 석탄회에 의해 형성되는 모르타르를 폐광산의 내부로 용이하게 투입할 수 있도록 하는 폐광의 모르타르 주입장치에 관한 것이다.

그 동안 우리나라에서는 경제발전을 제1 모토로 하여 지속적인 산업화를 추구해옴에 따라, 이에 소모되는 에너지원을 개발하기 위하여 광산을 지속적으로 개발하였고, 그 이후 경제성 등 여러 가지 이유로 기존에 사용되던 많은 광산들이 폐광되었다.

그래서 현재 일부 폐광지역에서는 자연정화 공법으로, 가행 탄광에서는 수산화나트륨과 응집제를 첨가하여 갱내 산성폐수를 처리하고 있으나, 황산이온과 중금속 등의 제거효율에 문제점이 있고, 약품 가격이 고가이므로 처리 비용에도 어려움이 있다.

또한, 우리나라 전국에 산재한 수많은 폐광에서 발생된 산성폐수는 주변 하천으로 유입되어 하천 바닥에 적갈색 침전물과 백화현상을 유발하여 생태계에 큰 영향을 미치게 된다. 즉, 갱내 산성폐수는 철(Fe), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 황산염이온 등이 일반 지역의 지표수나 지하수에 비해 고농도이며, 이들 이온 종들이 유입된 하천수는 탁도 뿐만 아니라, 적갈색 및 흰색의 침전물이 하천 외벽과 하상에 생성되어 자연경관을 훼손시킨다.

특히, 산성의 갱내수가 유입되는 하천 상류는 수소이온농도(pH)가 3∼6 정도 되는데, 갱내수가 하천에 유입되면 산도가 증가하고 탁도의 발생으로 하천 생태계의 파괴와 동식물의 생육에 큰 영향을 받는다. 수소이온농도가 4 이하에서는 하천에서 서식하는 물고기와 미생물의 생존이 어렵고, 하천에 설치된 콘크리트 구조물을 부식을 촉진시킨다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

이와 같이 폐광을 그대로 방치하게 되면, 지반의 약화를 초래하여 봄철 해빙기나 집중호우시에 연약지반이 함몰되거나 붕괴될 뿐만 아니라, 오염된 지하수가 하천으로 유입되어 상수원을 오염시키게 되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 발전소에서 발생되는 석탄회에 의해 형성되는 모르타르를 폐광의 내부로 용이하게 투입하여 폐광지역의 지반침하를 방지하고 오염된 지하수의 유출을 방지할 수 있도록 하는 폐광의 모르타르 주입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부로 석탄회와 물이 투입되고, 상기 석탄회와 물을 교반하여 모르타르를 형성하고, 상기 모르타르를 배출하는 모트타르 배합부; 및 상기 모르타르 배합부에서 배출되는 상기 모르타르가 저장되며, 상기 모르타르를 고압으로 폐광의 갱도로 주입하는 모르타르 주입부를 포함하는 폐광의 모르타르 주입장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 모르타르 배합부가 프레임; 상기 프레임에 설치되며, 상기 석탄회와 물이 수용되는 배합탱크; 상기 배합탱크의 내부에 회전가능하게 설치되어 상기 석탄회와 물을 배합하는 회전배합부재; 및 상기 배합탱크에 설치되며, 상기 배합탱크에서 배합된 상기 모르타르를 상기 모트타르 주입부로 배출시키는 모르타르 배출부재를 포함하는 폐광의 모르타르 주입장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 회전배합부재가 상기 배합탱크의 중앙부에 회전가능하게 결합되며, 제1 구동부재에 의해 회전되는 제1 회전축; 및 상기 제1 회전축에 결합되어 상기 제1 회전축과 함께 회전되며, 상기 회전배합부재와 함께 상기 모르타르를 배합하는 보조 회전배합부재를 포함하는 폐광의 모르타르 주입장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 보조 회전배합부재가 상기 제1 회전축의 상단에 결합되는 고정부재; 및 상기 배합탱크의 내부에 위치되도록 상기 고정부재에 결합되며, 제2 구동부재에 의해 회전되어 상기 모르타르를 교반하는 보조교반부재를 포함하는 폐광의 모르타르 주입장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 모르타르 배출부재가 상기 배합탱크와 연통되도록 상기 배합탱크에 결합되는 하우징; 상기 하우징의 내부에 회전가능하게 결합되어 상기 배합탱크의 상기 모르타르를 이동시키며, 제3 구동부재에 의해 회전되는 이동스크루를 포함하는 폐광의 모르타르 주입장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 모르타르 주입부가 상기 모르타르 배출부재에서 이동되는 상기 모르타르가 공급되는 호퍼; 상기 호퍼로 공급되는 상기 모르타르가 이동되도록 상기 호퍼에 연결되며, 상기 폐광의 갱도로 삽입되는 모르타르 타설관 부재; 및 상기 호퍼에 설치되어 상기 호퍼로 공급되는 상기 모르타르를 상기 모르타르 타설관 부재를 통해 고압으로 분사시키는 컴프레서를 포함하는 폐광의 모르타르 주입장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 모르타르 타설관 부재가 연성을 가지며 상기 갱도의 내부로 삽입되는 메인 배출관; 및 상기 메인 관의 배출구가 막힘에 따라 상기 모르타르가 배출되도록 상기 메인 관의 외면에 결합되는 보조 배출관을 포함하는 폐광의 모르타르 주입장치를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 보조 배출관이 상기 메인 배출관에 상향 경사지게 결합되는 폐광의 모르타르 주입장치를 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 폐광의 모르타르 주입장치에 의하면, 발전소에서 발생되는 석탄회를 사용하여 형성하는 모르타르를 폐광의 내부로 용이하게 투입하여 폐광지역의 지반침하를 방지하고 오염된 지하수의 유출을 방지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐광의 모르타르 주입장치를 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모트타르 배합부의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전배합부재의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모르타르 타설관 부재를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 본 발명에 따른 폐광의 모르타르 주입장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 폐광의 모르타르 주입장치는 크게 석회석과 물을 교반하는 모르타르 배합부(100)와, 배합된 모르타르를 폐광의 갱도(10)로 주입하기 위한 모르타르 주입부(200)로 이루어진다.

이때, 석회석은 발전소에서 발생되는 것을 사용하게 되며, 석회석과 물은 그 배합비가 4:6의 비율로 배합된다. 이는 모르타르의 유동성이 커지도록 하여 폐광의 갱도(10)로 모르타르를 주입하였을 때 모르타르가 갱도(10)의 보다 깊은 곳까지 주입되도록 하기 위함이다.

모르타르 배합부(100)는 석탄회와 물이 투입되면 이를 교반하여 모르타르를 형성하고, 이 모르타르를 모르타르 주입부(200)로 배출시킨다.

이를 위하여, 모르타르 배합부(100)는 프레임(110)과, 석탄회와 물이 투입되어 배합되도록 프레임(110)에 설치되는 배합탱크(120)와, 배합탱크(120)에 회전가능하게 설치되는 회전배합부재(130) 및 배합탱크(120)의 모르타르를 배출하는 모르타르 배출부재(140)로 이루어진다.

프레임(110)은 폐광지역에 설치되며, 배합탱크(120)가 고정된다.

배합탱크(120)는 내부로 석탄회와 물을 투입할 수 있도록 상부가 개방되고, 그 중심부에 회전배합부재(130)가 회전가능하게 설치된다. 또한, 배합탱크(120)는 하부에 모르타르 배출부재(140)가 연결된다.

회전배합부재(130)는 배합탱크(120)의 중앙부에 회전가능하게 결합되며, 석탄회와 물을 교반하는 제1 회전축(131)과, 이 제1 회전축(131)을 작동시킬 수 있도록 프레임(110)에 설치되는 제1 구동부재(133)를 포함한다.

또한, 회전배합부재(130)는 석탄회와 물이 보다 원활하게 배합되도록 제1 회전축(131)에 마련되어 제1 회전축(131)과 함께 회전되며 석탄회와 물을 배합하는 보조 회전배합부재(150)와, 배합탱크(120)의 모르타르를 중심부로 유도하는 유도부재(135)를 더 포함한다.

제1 회전축(131)은 제1 구동부재(133)에 의해 회전되며, 모르타르의 배합이 원활하게 진행되도록 외면에 복수의 제1 교반날(131a)이 형성된다. 이러한, 제1 회전축(131)은 베어링을 통해 배합탱크(120)에 회전가능하게 결합된다.

제1 구동부재(133)는 제1 회전축(131)을 회전시킬 수 있도록 제1 구동모터(133a)와, 제1 구동모터(133a)의 모터축에 결합되는 원동기어(133b) 및 이 원동기어(133b와 치합되도록 제1 회전축(131)에 결합되는 종동기어(133c)로 이루어진다.

본 실시 예에서는 제1 구동부재(133)가 기어구동방식을 사용하는 것을 예를 들어 설명하고 있지만, 제1 구동부재(133)로 벨트구동방식, 체인구동방식 또는 링크구동방식을 사용할 수도 있다.

보조 회전배합부재(150)는 제1 회전축(131)과 함께 회전되면서 배합탱크(120)의 모르타르를 보다 원활하고 효과적으로 배합시킨다.

이를 위하여, 보조 회전배합부재(150)는 제1 회전축(131)에 결합되는 고정부재(151)와, 베어링을 통해 고정부재(151)에 회전가능하게 결합되는 보조교반부재(153) 및 보조교반부재(153)를 회전시키기 위한 제2 구동부재(155)를 포함한다.

고정부재(151)는 일단부가 제1 회전축(131)의 상단에 볼트나 용접 등의 결합방식을 통해 접합되고 타단부에 보조교반부재(153) 및 제2 구동부재(155)가 설치된다. 또한, 고정부재(151)의 일단에는 유도부재(135))가 더 결합된다.

보조교반부재(153)는 회전축(도시생략)을 통해 고정부재(151)에 회전가능하게 결합되는 회전판(153a)과, 배합탱크(120)의 내부에 위치되도록 회전판(153a)에 결합되는 지지봉(153b) 및 지지봉(153b)에 결합되는 제2 교반날(153c)로 구성된다.

회전판(153a)은 상기 회전축이 고정부재(151)의 상측으로 노출되어 제2 구동부재(155)에 연결된다.

지지봉(153b)과 제2 교반날(153c)은 볼트나 용접 등과 같은 결합방식을 통해 상호 접합된다.

제2 구동부재(155)는 고정부재(151)의 상부에 설치되는 제2 구동모터(155a)와, 제2 구동모터(155a)의 모터축에 결합되는 원동기어(155b) 및 이 원동기어(155b)와 치합되도록 회전판(153a)의 상기 회전축에 결합되는 종동기어(155c)로 구성된다.

한편, 유도부재(135))는 고정부재(151)에 결합되는 연결봉(135a)과 이 연결봉(135a)에 결합되는 제3 교반날(135b)로 이루어진다.

제3 교반날(135b)은 제1 회전축(131)과 함께 회전되면서 배합탱크(120)의 내주면에 근접되도록 설치되어 배합탱크(120)의 내주면측으로 밀려나는 모르타르를 배합탱크(120)의 중심부측으로 이동시킨다.

모르타르 배출부재(140)는 배합탱크(120)의 내부와 연통되도록 배합탱크(120)에 결합되는 하우징(141)과, 하우징(141)의 내부에 회전가능하게 설치되는 이동스크루(143) 및 이 이동스크루(143)를 정,역 회전시키기 위한 제3 구동부재(145)로 구성된다.

하우징(141)은 개방된 일단부가 배합탱크(120)에 결합되고 타단 하부에 모르타르가 배출되는 배출구멍이 형성된다.

제3 구동부재(145)는 이동스크루(143)와 연결되도록 하우징(141)의 타단에 설치된다. 본 실시 예에 따른 제3 구동부재(145)로는 정, 역 회전이 가능한 모터가 사용된다.

이러한, 모르타르 배출부재(140)는 이동스크루(143)의 회전을 통해 배합탱크(120)의 모르타르를 정확하고 안정되게 모르타르 주입부(200)로 배출할 수 있다.

모르타르 배출부로 이동되는 모르타르는 모르타르 주입부(200)로 공급된 후 폐광의 갱도(10)로 주입된다.

모르타르 주입부(200)는 모르타르 배출부(140)에서 이동되는 모르타르가 공급되는 호퍼(210)와, 폐광의 갱도(10)에 삽입되며 호퍼(210)와 연결되는 모르타르 타설관 부재(220) 및 타설관 부재(220)를 통해 모르타르를 고압으로 분사시키기 위한 컴프레서(230)로 이루어진다.

호퍼(210)는 하우징(141)의 하부에 위치되며, 하우징(141)에서 배출되는 모르타르가 공급된다.

모르타르 타설관 부재(220)는 호퍼(210)의 모르타르를 보다 깊은 갱도(10) 내부까지 주입할 수 있도록 갱도(10)에 삽입된다.

이러한 모르타르 타설관 부재(220)는 폐광의 갱도(10)에 모르타르가 완전하게 주입되면 호퍼(210)에서 분리된다.

또한, 모르타르 타설관 부재(220)는 갱도(10) 내부에서부터 모르타르가 충진되면서 올라올 수 있도록 메인 배출관(211)과 보조 배출관(223)으로 구성된다.

메인 배출관(211)은 일단이 호퍼(210)에 연결되고 타단이 갱도(10) 내부로 삽입된다.

보조 배출관(223)은 모르타르가 갱도(10)에 충진되어 메인 배출관(211)의 배출구가 막히게 되면 메인 배출관(211)으로 유입되는 모르타르가 배출된다. 이러한, 보조 배출관(223)은 메인 배출관(211)에 일정간격으로 복수개 설치된다.

이와 같이 보조 배출관(223)을 복수개 설치하는 것은 보조 배출관(223) 중 하부에 위치하는 어느 하나의 보조 배출관(223)이 모르타르에 의해 막히게 되면 어느 하나의 보조 배출관(223) 위에 위치하는 다른 하나의 조조 배출관으로 모르타르가 배출된다.

즉, 보조 배출관(223)을 통해 갱도(10)의 내부에서부터 순차적으로 모르타르를 충전할 수 있으므로, 갱도(10)의 충전율을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 보조 배출관(223)은 메인 배출관(211) 또는 하부에 위치되는 다른 보조 배출관(223)으로 모르타르가 배출되는 동안 모르타르가 배출되는 것이 최소화 되도록 메인 배출관(211)에 상향 경사지게 결합된다.

또한, 보조 배출관(223)이 상향 경사지게 형성되어도 메인 배출관(211)을 통해 모르타르가 고압으로 공급되므로 보조 배출관(223)을 통해 모르타르가 용이하게 배출될 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐광의 모르타르 주입장치의 작용을 설명한다.

먼저, 발전소에서 발생되는 석탄회를 모르타르 배합부(100)를 이용하여 폐광의 갱도(10) 근처에서 모르타르로 형성한 후 갱도(10)로 바로 주입할 수 있으므로, 석탄회의 처리 및 모르타르 주입을 용이하게 할 수 있다.

또한, 배합탱크(120)에서 석탄회와 물을 교반하여 형성하는 모르타르를 모르타르 배출부재(140)를 통해 모르타르 주입부(200)로 계속 공급할 수 있으므로, 모르타르의 형성과 모르타르의 주입을 동시에 진행할 수 있다. 이로 인하여 갱도(10)의 충진작업을 보다 효과적으로 진행할 수 있게 된다.

즉, 모르타르 배출부재(140)를 통해 배합탱크(120)에서 모르타르를 계속 배출하는 동안 배합탱크(120)에 석탄회와 물을 계속 투입하여 모르타르를 형성할 수 있으므로, 모르타르의 형성과 갱도(10)의 충진작업을 동시에 수행할 수 있다.

또한, 메인 배출관(211)을 갱도(10)의 깊은 곳까지 삽입한 후 고압으로 모르타르를 주입하므로, 갱도(10)의 보다 깊은 곳까지 모르타르를 용이하게 주입할 수 있다.

더하여, 모르타르의 주입에 따라 메인 배출관(211)이 막히게 되면 보조 배출관(223)을 통해 모르타르가 배출되므로, 모르타르 타설관 부재(220)의 막힘을 방지하면서 갱도(10)를 효과적으로 충진할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10 : 갱도 100 : 모르타르 배합부
110 : 프레임 120 : 배합탱크
130 : 회전배합부재 131 : 제1 회전축
133 : 제1 구동부재 135 : 유도부재
140 : 모르타르 배출부재 141 : 하우징
143 : 이동스크루 145 : 제3 구동부재
150 : 보조 회전배합부재 151 : 고정부재
153 : 보조교반부재 155 : 제2 구동부재
200 : 모르타르 주입부 210 : 호퍼
220 : 모르타르 타설관부재 221 : 메인 배출관
223 : 보조 배출관 230 : 컴프레서

Claims (8)

1. 내부로 석탄회와 물이 투입되고, 상기 석탄회와 물을 교반하여 모르타르를 형성하고, 상기 모르타르를 배출하는 모르타르 배합부; 및
   상기 모르타르 배합부에서 배출되는 상기 모르타르가 저장되며, 상기 모르타르를 고압으로 폐광의 갱도로 주입하는 모르타르 주입부;
   를 포함하고, 상기 모르타르 배합부는,
   프레임;
   상기 프레임에 설치되며, 상기 석탄회와 물이 수용되는 배합탱크; 및
   상기 배합탱크의 내부에 회전가능하게 설치되어 상기 석탄회와 물을 배합하는 회전배합부재;
   를 포함하고, 상기 회전배합부재는,
   상기 배합탱크의 중앙부에 회전가능하게 결합되며, 제1 구동부재에 의해 회전되는 제1 회전축; 및
   상기 제1 회전축에 결합되어 상기 제1 회전축과 함께 회전되며, 상기 회전배합부재와 함께 상기 모르타르를 배합하는 보조 회전배합부재;
   를 포함하고; 상기 보조 회전배합부재는,
   상기 제1 회전축의 상단에 결합되는 고정부재; 및
   상기 배합탱크의 내부에 위치되도록 상기 고정부재에 결합되며, 제2 구동부재에 의해 회전되어 상기 모르타르를 교반하는 보조교반부재;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐광의 모르타르 주입장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 모르타르 배합부는, 상기 배합탱크에 설치되며 상기 배합탱크에서 배합된 상기 모르타르를 상기 모르타르 주입부로 배출시키는 모르타르 배출부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐광의 모르타르 주입장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 2 항에 있어서, 상기 모르타르 배출부재는,
   상기 배합탱크와 연통되도록 상기 배합탱크에 결합되는 하우징;
   상기 하우징의 내부에 회전가능하게 결합되어 상기 배합탱크의 상기 모르타르를 이동시키며, 제3 구동부재에 의해 회전되는 이동스크루;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐광의 모르타르 주입장치.
   
6. 제 2 항에 있어서, 상기 모르타르 주입부는,
   상기 모르타르 배출부재에서 이동되는 상기 모르타르가 공급되는 호퍼;
   상기 호퍼로 공급되는 상기 모르타르가 이동되도록 상기 호퍼에 연결되며, 상기 폐광의 갱도로 삽입되는 모르타르 타설관 부재; 및
   상기 호퍼에 설치되어 상기 호퍼로 공급되는 상기 모르타르를 상기 모르타르 타설관 부재를 통해 고압으로 분사시키는 컴프레서;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐광의 모르타르 주입장치.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 모르타르 타설관 부재는,
   연성을 가지며 상기 갱도의 내부로 삽입되는 메인 배출관; 및
   상기 메인 관의 배출구가 막힘에 따라 상기 모르타르가 배출되도록 상기 메인 관의 외면에 결합되는 보조 배출관;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐광의 모르타르 주입장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 보조 배출관은 상기 메인 배출관에 상향 경사지게 결합되는 것을 특징으로 하는 폐광의 모르타르 주입장치.

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