KR20020095878A - 폐광산 지하공동 충진을 통한 오염확산방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐광산의 지하공동의 충진방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐금속광산 주변의 폐광석과 광미로 부터 중금속 유출을 방지하기 위해 외부환경에 노출되어 방치된 폐광석을 파쇄하고 분말상태인 광미와 함께 고화재와 혼합하여 콘크리트와 비슷한 슬럼프를 갖도록 하여 액상으로 지하공동을 충진하는 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 폐금속광산의 광폐석과 광미를 처리하는 방법으로서 차수시설(연직차수, 표면차수 등)에 매립하여 환경오염을 차단하는 방안이 있으나, 상기 충진방법은 별도의 처리시설 없이 지하공동내에 폐광석과 광미등 오염토양을 고화재와 함께 혼합하여 액상으로 주입하는 것으로 작업순서는 우선 현장조사를 통한 갱구위치, 지하갱내 공동부분의 공간과 폐광산 주변오염 현황 및 광폐석과 광미의 적치량을 조사하는 단계, 갱구 폐쇄방법 및 충진물 주입위치를 정하는 단계, 폐광석과 광미를 고화재와 혼합하여 액상의 충진물로 만드는 단계, 충진물을 콘크리트 펌프 혹은 에어콤푸레셔를 이용하여 충진하여 고화(양생)시키는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다. 충진시 시공은 지하공동부의 심도에 따라 그리고 수직갱구냐 수평갱구냐에 따라 구분하였는데 우선 심도가 낮은 수평갱구일 경우는 지하공동부 상부의 지표에서 주입관을 박은 후 충진하는 방법, 심도가 깊은 경우로 수직관을 사용못 할 경우에는 갱구에서 1차로 슬럼프가 작고, 빨리 굳는 고화재를 섞은 충진재를 이용하여 일정 간격으로 벽체를 형성시키고 2차로 슬럼프가 큰 고화재를 섞은충진재를 벽체 사이에 충진시키는 방법, 수직갱구일 경우는 갱구 입구에서 충진재를 주입하는 방법을 고안하였다.

Description

폐광산 지하공동 충진을 통한 오염확산방지방법{A Method of Prevention of Pollution Through Filling Underground hollow in Abandoned Mines}

본 발명은 금속폐광산과 같이 지하공동부분을 충진하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광산 주변에 산재되어 환경을 오염시키고 있는 폐광석과 광미를 중금속의 용출방지 및 지반침하를 방지할 수 있는 고화재와 혼합하여 갱도 혹은 갱구에 설치한 주입관을 통해 지하공동부분을 충진하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 비위생매립장의 처리방법과 유사하게 폐광산 주변에 적치되어있는 광폐석과 광미를 표면차수시설을 한 후 매립하고 상부복토 식재하거나, 적치장의 범위가 클 경우 주위에 연직차수시설을 하고 상부는 복토, 식재하는 방법으로 처리하고 있다. 그리고 갱구는 입구에 PLUG를 설치하여 폐쇄하고, 갱구로부터 나오는 중금속을 함유한 갱내수는 소택지등의 처리시설을 만들어 처리하는 방식을 채택하고 있다. 이와같이 폐광산주변의 적치물들은 처리되나 지하공동부분의 지속적인 함몰, 침하문제 그리고 갱구로부터 나오는 중금속을 함유한 갱내수의 처리문제, 처리시설의 유지관리문제 등 시설을 갖춘 후에도 지속적인 관리가 요구되고 있다.

또한, 발생되는 각각의 문제 즉 광산주변에 적치된 폐광석과 광미, 갱구, 갱구로부터 유출되는 중금속함유수, 지하공동부분의 함몰, 침하 등을 통합적으로 관리하지 못하고 각각의 해결방법을 적용하여 처리하고 있어 처리시설 건설에 따른 경제적낭비, 부지확보에 따른 토지이용면에서 비효율성, 시설이 영구적이지 못하여 시설 설치후 지속적인 관리와 보수가 요구되는 문제를 안고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 충진이라는 단일공정을 이용한 것으로 수평갱구일 경우는 우선 하부갱구들을 폐쇄하고 폐쇄시 유출될 수 있는 갱내수의 오염물질을 흡착혹은 불용성염으로 만들 수 있는 석회석과 벤토나이트와 같은 물질을 갱구폐쇄시 사용하도록 하고, 충진시 충진물 압에 의한 붕괴를 막을 수 있도록 보조구조물을 설치토록 한다. 경사진 갱도 또는 수직갱구일 경우 상부갱구에서 주입관을 통하여 충진물을 충진하고, 수평갱구일 경우 갱구폐쇄후 지상에서 주입관을 갱도까지 2곳이상 관입하여 충진여부를 관찰 및 공기가 출입할 수 있도록 하고 충전물을 주입하고 하도록 한다. 충진물은 파쇄한 광폐석과 분말상태인 광미를 고화재와 혼합하여 충분한 슬럼프를 갖도록하여 충진토록한다. 최근 국내에서도 토양오염의 관심이 증대되고 있으며 특히 금속폐광산에 의한 주변 토양의 중금속오염이 문제시 되어 각 지자체 마다 처리에 고심하고 있는 상황에서 경제적이고 단일 공정으로 지반침하 및 환경오염을 방지할 수 있는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 갱구, 지하공동부분과 적치장의 폐광석 및 광미량을 조사하여 나타낸 폐광산 단면도

도 2는 갱구폐쇄, 지하공동부분 충진, 갱구외부와 적치장 복토 및 식재등 공사완료 후 단면도

도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 고화재 혼합 및 충진, 고화시켜 공동을 충진하는 공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 폐광산

2-1 : 수평갱구(지표에서 심도가 낮은 갱도)

2-2 : 수평갱구(지표에서 심도가 깊은 갱도)

3 : 수직갱구 4 : 폐광석 및 광미적치장

5 : 갱도(지하공동부)

6-1 : 수평갱구 폐쇄부분 6-2 : 수평갱구 폐쇄부분

7 : 슬럼프가 큰 충진물 8 : 복토 및 식재

9 : 충진물을 이용한 구조물 10 : 석회석, 벤토나이트충진물

11 : 벤토매트 12 : 9를 지탱하는 보조구조물

13 : 배수구 14 : 고정장치

15 : 주입구 16 : 역 콘모양의 유출관

17 : 슬럼프가 작은 충진물

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1는 시공전 설계단계에서 금속폐광산의 현장조사를 통하여 갱구, 갱도(지하공동부)의 규모, 적치장에 쌓여 있는 폐광석과 광미의 규모를 예로서 것으로 광선의 단면도를 나타낸 것이다. 대부분의 폐광산은 여러개의 갱구와 갱도를 갖고 있으며 그것들이 연결되어 있는 경우도 있다. 또한, 수평갱구와 수직갱구가 있으나 대부분의 갱구는 수평으로 형성되어 있으며 일부의 갱구들은 무너져내린 경우도 있다. 광산이 운영될 당시 광부들이 수레를 끌고 광산으로 들어가 광석을 캐내어 갱구밖으로 운반하여 금, 운등의 유가물을 갱구주변에서 제련하였기 때문에 폐광석과 광미의 경우는 대부분 갱구 주변에 적치되어 있다. 적치량은 갱도(지하공동부)와 동일하여야 하나 주민들이 도로나 다른 용도로 사용한 경우가 많아 갱도내부를 충진물로 충진하여 폐광석과 광미를 처리하는 것 즉 원래 상태로 되돌리는 것이 가장 적합한 처리방법이라 판단된다.

도 2는 갱구 주변에 적치되어 있는 폐광석과 광미를 고화재와 혼합하여 갱도(지하공동부)를 충진 및 갱도폐쇄, 갱도부분의 복토 및 식재를 한 시공후 모습을 단면도로 나타낸 것이다. 수평갱구의 경우 도 3과 같이 폐쇄를 한후 도 5, 6의 작업과정을 거쳐 충진물을 갱도(지하공동부)를 채워넣도록 하며, 수직갱구의 경우 갱구가 수직으로 되어 있으므로 주입관을 갱구안으로 넣어 충진물을 주입하고 갱구까지 충진한 후 갱구를 폐쇄한다. 갱구폐쇄 후 그 외부를 주위 경관과 조화되도록 복토 및 식재를 한다.

도 3은 수평갱구의 경우 갱구폐쇄 단면도를 나타낸 것으며 도 4와 같이 충진물을 이용하여 구조물을 만들고 구조물하부와 증각에 벤토매트와 석회석, 벤토나이트 등의 충진하여 갱내 충진 후 발생될 수 있는 갱내수내의 중금속의 흡착 및 불용성염의 형성을 도모할 수 있도록 하고, 상향류로 통과한 처리된 갱내수는 구조물 상부로 유출될수 있도록 배수구를 두었다.

도 4는 충진물로 만든 구조물을 안쪽과 바깥쪽에 갱내의 별체에 부착시키기 위해 락볼트를 설치하여 와이어로 기초를 하고 거푸집내에 충진물을 타설양생시켜 만들며 안쪽구조물 하부에는 벤토매트를 설치하여 석회석과 벤토나이트 충진층을 거쳐 바깥쪽구조물상부로 나오도록 설치한 갱구폐쇄부분의 횡단면도이다.

도 5는 충진물 생산과정을 흐름도로 나타낸 것으로, 수평갱구와 수직갱구로 나누어 주입방법을 단면도로 나타내었다. 충진물 생산은 우선 지하공동부분의 규모를 파악하여 충진물량을 산출하고, 그에 따라 생산규모를 정하여 투입장비대수와 수입구 및 주입시 갱내공기 및 물을 빼낼 수 있도록 여분의 주입구를 고려하여 주입구수를 산정한다. 충진물 주입시 물은 충진물의 양생과정에서 상부로 배출되며, 공기 또한 배출되어 지하공동부분이 충진되도록하고, 갱구가 구배가 있을 경우 하부의 주입구로 충진물이 올라오면 하부의 갱도(지하공동부)는 모두 충진된 것으로 알 수 있다. 충진물 생산단계는 우선 덩어리가 큰 폐광석들을 적당한 크기로 파쇄또는 분쇄하여 광미와 혼합하여 싸이로에 보관하고 고화재도 싸이로에 보관하여 혼합기에 일정비율로 자동으로 투입되도록하여 물과 믹싱하여 만들어진 충진물을 콘크리트 펌프 또는 에어콤푸레셔를 이용 주입구를 통해 갱도(지하공동부)를 충진하도록 한다.

도 6은 심도가 깊은 수평갱구의 경우 갱도 상부지표에서 주입관설치가 어려움이 있으므로 갱구에 콘모양의 유출구를 갖는 주입관을 이용하여 1차적으로 슬럼프가 작은 고화재를 섞은 충진물을 일정간격으로 충진하여 벽체를 만들고 2차적으로 벽체사이에 슬럼프가 큰 고화재를 섞은 충진물을 충진한 후 도 4와 같이 설치하도록 한다.

이상에서 상술한 바와같이 본 발명은, 일정강도 발현이 가능하고, 충진시 갱도의 암석과의 밀착을 도울 수 있도록 약간의 팽창이 되어야 하며, 산성수에 강하여야 하며, 중금속이온과 반응하여 불용성상태를 유지할 수 있는 고화재를 이용하여 폐광산 내부의 공동부분을 충진함으로써 지역의 토지이용효율성을 증대시키고, 시설투자에 따른 비용을 절감하고, 지반침하에 따른 인명피해 및 산림환경파괴를 방지하여 영구적으로 환경오염을 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 금속폐광산의 갱도(지하공동부)를 폐광석과 광미를 그대로 충진하는 것은 불가능하며, 일부분을 충진한다 할 지라도 내부에서 갱내수가 발생할 경우 갱도들이 거미줄 같이 형성되어 있어 다른 갱구로 흘러나와 환경을 오염시킬 수 있다. 따라서 폐광석과 광미내의 중금속용출방지하고 산성에 내성이 있으며, 콘크리트처럼 적당한 슬럼프를 물배합비로서 조절할 수 있고 일정강도를 갖는 충진물을 만들수 있는 고화재
2. 갱구의 위치 또는 갱도의 형상에 따른 주입관 설치와 주입공법으로서 수평갱도에서 심도가 낮은 경우 수직으로 주입관을 갱도내로 인입하여 주입하고, 심도가 깊은 경우 갱구에서 주입관을 갱도내로 인입하여 슬럼프조절에 의해 일정간격으로 충진물로서 칸막이를 하고 그 사이에도 역시 충진물을 채우는 방법
3. 갱구에 설치하는 구조물 사이에 석회석과 벤토나이트를 충진하여 발생될 수 있는 중금속을 흡착 또는 불용화시켜 침전시킬 수 있는 갱구폐쇄방법
4. 폐광석과 광미를 폐광산 갱도내에 충진하여 광해를 방지하는 방법