KR20090012895A - Apparatus for cover system design of waste rock file and cover layer system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐기물 적치장 위에 적층되어 폐기물에 공기와 접촉되어 산화되는 것을 방지하기 위한 복토층 및 이 복토층을 설계 및 연구하기 위한 복토설계장치에 관한 것으로서, 특히 탄광 폐석장에 적용되는 복토층 및 복토설계장치에 관한 것이다. The present invention relates to a cover layer for stacking on a waste stockyard to prevent oxidation by contact with air in the waste and a cover design device for designing and studying the cover layer, and in particular, a cover layer and cover design apparatus for coal mine waste yard. It is about.
광산 활동에 의한 환경오염과 관련하여 산성광산배수(AMD, Acid Mine Drainage)에 의한 영향이 심각한 것으로 보고되고 있으며, 그 생성 매커니즘, 환경오염영향 및 처리방안에 관한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 즉, 산성광산배수에 의한 오염을 방지하는 적극적인 처리방법으로서 물리화학적 처리시설과 소택지(wet land), ALD(Anoxic Limestone Drain), SAPS(Successive Alkalinity Producing System) 등의 처리시설이 개발되고 있다. 그러나 이러한 처리시설은 주로 폐광의 갱내에서 배출되는 갱내수를 처리하기 위한 것으로서, 국내 폐광산 주변에 형성되어 있는 폐석 적치장 또는 광미 적치장에서 발생되는 침출수를 처리하는데 적용하기에는 적합하지 않은 문제점이 있다. 최근 폐광산에 대한 수질조사 결 과, 도 1a 및 도 1b에 나타난 사진(산성 침출수에 의하여 붉은 색을 띠고 있는 토양 등)과 같이, 폐석적치장의 폐석 더미로부터 배출된 침출수에 의한 지표수에 대한 오염은 물론 우물과 같은 지하수에 대한 오염도 확인되고 있는바, 탄광 폐석 적치장의 폐석침출수에 대한 오염방지 및 처리방안이 시급히 요구되고 있는 실정이다. The effects of acid mine drainage (AMD) have been reported to be serious in relation to the environmental pollution caused by mining activities, and various researches on the production mechanism, environmental pollution effects, and treatment methods have been conducted. In other words, as an active treatment method for preventing contamination by acid mine drainage, treatment facilities such as physicochemical treatment facilities, wet land, anodized lithium drain (ALD), and successive alkalinity producing system (SAPS) have been developed. However, these treatment facilities are mainly for treating the mine water discharged from the mine shaft, there is a problem that is not suitable for applying to the leachate generated from the waste-rock stockyard or tailings stockyard formed around the domestic abandoned mine. As a result of the recent water quality survey of the abandoned mines, as shown in the photographs shown in FIGS. 1A and 1B (such as soils reddish by acid leachate), contamination of surface water by leachate discharged from the waste-rock pile of the waste-rock deposit is, of course, Contamination of groundwater such as wells has also been confirmed, and there is an urgent need for pollution prevention and treatment of waste-rock leachate in coal mine waste-rock stockyards.
광산폐석장 복원기술은 오염토양의 복원방법과 유사하게 오염물질의 확산을 방지하는 오염확산방지기술과 오염물질을 제거하거나 분해시켜 무해화하는 오염제거기술로 나누어진다. Mine waste-rock restoration technology is divided into pollution diffusion prevention technology that prevents the spread of pollutants and pollution removal technology that removes or decomposes the pollutants.
대표적인 오염확산방지기술로는 복토, 식재(植栽), wet disposal 등의 방법이 있다. 복토는 광산폐석장 내부로 유입되는 물(물 내의 산소)과 공기(산소)를 차단하기 위하여 인위적으로 주변 환경과 폐석 더미를 격리하는 것으로서, 차수재를 이용하여 폐석 더미를 매립하거나 불투수벽을 이용하여 폐석 더미를 격리시킨 후 그 상부에 복토매질을 적층시켜 시행한다. 식재를 하게 되면, 식물 뿌리의 호흡과 종속영양미생물의 활동으로 광산폐석장 내의 이산화탄소의 양을 증가시킴으로써 철산화박테리아가 억제될 뿐만 아니라, 복토층이 바람에 의하여 침식되는 것을 방지할 수 있어 매우 효과적이다. 이러한 오염확산방지기술 중 복토와 식재는 향후 자원고갈에 따라 광미와 같이 유용성분이 다량 함유된 폐기물이 자원화될 때 이를 유용하게 사용할 수 있다는 장점과 함께 매우 경제적이며 적용성이 높다는 장점이 있는바 많은 활용이 요구된다. Representative pollution prevention technologies include cover, planting, and wet disposal. The cover soil artificially separates the surrounding environment from the waste-rock pile to block water (oxygen in the water) and air (oxygen) flowing into the mine waste-rock yard. This is done by isolating piles of waste-rock and then laminating cover soil on top. Planting is not only effective in suppressing ferric oxide, but also preventing the soil layer from being eroded by the wind by increasing the amount of carbon dioxide in the mine waste yard by the respiration of plant roots and the activity of heterotrophic microorganisms. . Among these pollution diffusion prevention technologies, cover and planting are very economical and highly applicable, with the advantage that they can be usefully used when resources containing a large amount of useful components such as tailings are recycled due to the depletion of resources in the future. Is required.
그러나, 국내에서는 단지 탄광폐석장에 토양을 적층시키는 것만으로 복토를 시행하는바, 복토 매질에 따른 산소투과율, 복토 매질의 적층 구조, 복토 매질의 선택에 있어서 효용성과 경제성, 탄광의 특성에 맞는 복토설계에 관한 연구가 부족한 실정이다. 이에 따라, 복토 설계를 위한 많은 연구를 통한 자료의 축적이 요구되는 실정이다. 특히, 산성광산배수는 폐석이 산소와 접해서 생성되는 것이므로, 복토에 있어서 복토 매질과 적층 구조에 따른 산소투과율에 대한 연구를 통한 자료축적이 요구되고 있다.In Korea, however, the soil is covered only by stacking the soil in coal mine quarries, and the oxygen permeability according to the cover medium, the lamination structure of the cover medium, and the selection of the cover medium, the cover with the characteristics of coal mine There is a lack of research on design. Accordingly, the accumulation of data through a lot of research for the cover design is required. In particular, since acid mine drainage is generated when waste-rock is in contact with oxygen, it is required to accumulate data through the study of oxygen transmittance according to the cover medium and the laminated structure in the cover.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복토 설계에 대한 연구를 진행함에 있어 복토층의 복토 매질과 적층 구조에 따른 산소투과율을 측정하기 위한 실험장치인 복토설계장치를 제공하는데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a cover design device that is an experimental device for measuring oxygen transmittance according to the cover medium and the laminated structure of the cover layer in the study of the cover design.
또한, 본 발명의 다른 목적은 위 복토설계장치를 이용하여 산소투과율이 낮아 폐석적치장에서 산성의 침출수가 배출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 복토층을 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide a cover layer that can effectively prevent the discharge of acidic leachate from the waste-rock storage by low oxygen permeability using the above cover design device.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복토설계장치는 폐기물 적치장에 적층되어 폐기물 더미에 산소가 유입되는 것을 방지하는 복토층을 설계하기 위한 것으로서, 상단부가 개방되어 있는 본체, 상기 본체의 내측에 설치되며, 소정 크기 이하의 입자만 통과할 수 있는 다수의 구멍이 형성된 망상으로 이루어져 그 상부에 상기 폐기물 적치장의 복토 재료로 사용되는 복토 매질이 적층되는 지지판, 상기 본체의 개방된 상단부를 개폐할 수 있도록 상기 본체의 상단부에 분리가능하게 결합되며, 상기 본체의 내측으로 가스를 유입시킬 수 있도록 가스유입포트가 형성되어 있는 커버부재 및 상기 본체의 하단부와 상기 지지판의 사이에 배치되어, 상기 본체의 상단부로 유입되어 상기 복토매질을 통해 배출된 공기 중의 산소 농도를 측정하는 산소센서를 구비하는 것에 특징이 있다.The cover design apparatus according to the present invention for achieving the above object is to design a cover layer to prevent the inflow of oxygen to the waste pile is stacked in the waste stockpile, the upper end is opened, the body is installed inside the main body A support plate having a plurality of holes through which only particles having a predetermined size or less can pass therethrough, and a cover plate on which a cover medium is used as a cover material for the waste stockyard is stacked; It is detachably coupled to the upper end of the main body, and is disposed between the cover member and the lower end of the main body and the support plate formed with a gas inlet port so that gas can be introduced into the main body, and flows into the upper end of the main body. Oxygen sensor for measuring the oxygen concentration in the air discharged through the cover medium It is characterized by having a.
본 발명에 따르면, 상기 커버부재에는 상기 본체의 내측으로 가스를 유입시 키기 위한 가스유입포트가 형성되어 있으며, 이 가스유입포트는 질소탱크가 연결되어 있는 것이 바람직하다. According to the present invention, the cover member is provided with a gas inlet port for introducing gas into the inside of the main body, the gas inlet port is preferably connected to the nitrogen tank.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 본체의 하단부와 지지판 사이에는 상기 본체 내의 가스를 배출하기 위한 가스배출포트가 형성되어 있고, 이 가스배출포트에는 가스의 배출을 가이드하는 배출관이 연결되며, 상기 배출관 통해 외부의 공기가 상기 본체의 내측으로 유입되는 것을 방지하도록 상기 배출관의 단부는 수조에 침지되어 있는 것이 더욱 바람직하다. In addition, according to the present invention, a gas discharge port for discharging the gas in the main body is formed between the lower end of the main body and the support plate, the discharge pipe for guiding the discharge of the gas is connected, through the discharge pipe More preferably, the end of the discharge pipe is immersed in the water tank so as to prevent outside air from entering the inside of the main body.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복토층은, 폐기물 적치장에 적층되어 폐기물 더미에 산소가 유입되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 점토를 포함하여 이루어져 상기 폐기물 더미에 적층되는 제1점토층, 모래를 포함하여 이루어져 상기 제1점토층 위에 적층되는 모래층 및 점토를 포함하여 이루어져 상기 모래층 위에 적층되는 제2점토층;을 구비하는 것에 특징이 있다. The cover layer according to the present invention for achieving the above another object is to be stacked in the waste stockyard to prevent oxygen from flowing into the waste pile, including the first clay layer, which is made of clay and laminated on the waste pile And a second clay layer made of a sand layer and clay stacked on the first clay layer, wherein the second clay layer is laminated on the sand layer.
본 발명에 따르면, 상기 모래층은 소정의 압력으로 가압하여 다짐한 모래층인 것이 바람직하며, 상기 모래층은 모래와 물을 포함하여 이루어져 모래의 중량에 대한 물의 중량의 비인 함수율이 5% ~ 15%이며, 상기 모래층의 두께는 상기 제1점토층과 모래층과 제2점토층을 합한 전체 두께의 4/10 이상인 것이 더욱 바람직하다.According to the present invention, the sand layer is preferably a sand layer compacted by pressing at a predetermined pressure, and the sand layer includes sand and water, and a water content ratio of the weight of water to the weight of sand is 5% to 15%. The thickness of the sand layer is more preferably 4/10 or more of the total thickness of the sum of the first clay layer, the sand layer, and the second clay layer.
상기한 바와 같이 간단한 구성으로 이루어진 복토설계장치를 이용한 실험을 통해 다양한 복토 매질의 산소투과율에 대한 자료는 물론 산소투과율을 저하시킬 수 있는 적층구조에 대한 자료를 축적할 수 있어 복토 설계를 체계적으로 진행할 수 있는 기초를 제공할 수 있다는 장점이 있다.As described above, through the experiment using the cover design device having a simple configuration, data on the oxygen transmission rate of various cover media can be accumulated as well as data on the lamination structure that can reduce the oxygen transmission rate. The advantage is that it can provide a foundation.
또한, 본 발명에 따른 복토설계장치를 통해 폐석적치장의 주변 환경에서 쉽게 구할 수 있는 복토 매질들에 대한 산소투과율 실험 및 적층 구조에 따른 산소투과율 실험을 현장에서 수행할 수 있는바, 환경 조건에 맞는 경제적인 복토설계를 행할 수 있다는 장점이 있다. In addition, through the cover design device according to the present invention can be carried out in the field of the oxygen transmission experiments and the lamination structure of the oxygen permeability experiments on the cover medium that can be easily obtained in the surrounding environment of the waste-rock storage bar, There is an advantage that economic cover design can be performed.
본 발명에 따른 복토층은 매우 경제적인 복토 매질인 모래와 점토를 이용하면서도 효과적으로 산소를 차단할 수 있어 폐석적치장 침출수에 의한 오염을 방지할 수 있다는 효과가 있다. The cover layer according to the present invention can effectively block oxygen while using sand and clay, which are very economical cover media, thereby preventing contamination by waste-rock deposit leachate.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복토설계장치에 대하여 상세히 설명한 후, 복토설계장치에 의한 실험 데이터를 기초로 본 발명에 따른 복토층에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail with respect to the cover design device according to a preferred embodiment of the present invention, the cover layer according to the present invention based on the experimental data by the cover design device.
광산 활동으로 인하여 발생된 폐석 또는 광미에는 다량의 황철석(FeS)이 포함되어 있으며, 황철석의 산화에 의하여 폐석적치장 주변의 수질오염과 토질오염의 주 오염원으로 작용하는 산성배수가 생성된다. 황철석의 산화반응은 아래와 같다.Waste-rock or tailings generated by mining activities contain a large amount of pyrite (FeS), and acidic drainage acts as a major source of water pollution and soil pollution around the waste-rock storage by oxidation of pyrite. The oxidation of pyrite is as follows.
FeS2 + 3.5O2 + H2O → Fe2 + + 2SO4 2 - + 2H+ - - - (1)FeS 2 + 3.5O 2 + H 2 O → Fe 2 + +
Fe2 + + 0.25O2 + H+ → Fe3 ++ 0.5H2O - - - (2)Fe 2 + + 0.25 O 2 + H + → Fe 3 + + 0.5 H 2 O---(2)
Fe3 + + 3H2O → Fe(OH)3(S) + 3H+ - - - (3)Fe 3 + + 3H 2 O → Fe (OH) 3 (S) + 3H + ---(3)
FeS2 + 14Fe3 + + 8H2O → 15Fe2 ++ 2SO4 2 -+ 16H+ - - - (4)FeS 2 + 14Fe 3 + + 8H 2 O →
위 반응식들을 살펴보면, 황철석은 산화에 의해 Fe2 +가 형성(1)되고, Fe2 +가 다시 산화되어 Fe3 +가를 형성(2), Fe3 +가로 인해 철 수산화물이 침전(3)되며, Fe3 +가 산화제로 작용하여 다시 Fe2 +가와 산도(acidity)를 형성(4)하게 된다. 위 반응에 의하여 발생된 철이온 또는 수소이온은 지하수 등에 유입되어 산성배수를 형성하게 된다. 상기한 바와 같은 메커니즘에 의하여 황철석이 산화되지 않게 하기 위해서는 황철석과 산소가 접촉되지 않게 하여야 하는데, 이를 복토라 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적으로 광산 폐기물 적치장(w)의 상부에 토사 등을 덮어 토사층(c, 복토층)을 형성함으로써 폐석이 공기 중의 산소에 노출되지 않게 하는 복토 방법이 사용된다. 또한 산소는 공기 중에는 물론 물 내에도 존재하는바, 복토층(c)은 빗물 등이 폐석 더미에 유입되는 것을 방지하는 작용도 수행한다. Looking at the reaction schemes, pyrite is oxidized Fe 2 + is formed (1), Fe 2 + is oxidized again to form Fe 3 + (2), due to Fe 3 + cross precipitates iron hydroxide (3), Fe 3 + is formed (4) the Fe 2 + Street and pH (acidity) again acts as an oxidizing agent. Iron or hydrogen ions generated by the above reaction is introduced into the groundwater to form an acidic drainage. In order to prevent the pyrite from being oxidized by the mechanism as described above, the pyrite and oxygen should not be in contact with each other. As shown in FIG. 2, generally, a cover method is used in which waste rocks are not exposed to oxygen in the air by forming a soil layer (c, cover layer) by covering the soil and the like on top of the mine waste stockyard w. In addition, oxygen is present in the water as well as in the air, and the cover layer (c) also serves to prevent rainwater and the like from entering the waste-rock pile.
상기한 바와 같이 복토층(c)을 형성함에 있어, 산소의 차단율을 향상시키기 위해서는 다양한 요인들 예컨대, 복토 매질의 종류, 복토층의 두께, 복토층의 구성, 공를률, 투수율 등이 고려되어야 한다. 또한, 산소차단율과 함께 경제성이 고려되어야 한다. 그러나 종래에는 복토층을 형성함에 있어 이러한 요인들에 대한 구체적 자료를 근거로 복토층을 설계하지 않았으며 이러한 자료들도 충분히 존재하 지 않았는바, 여러 가지 요인에 따른 복토층의 산소차단율을 알아낼 수 있는 복토설계장치(100)가 본 발명에 의하여 제공된다. In forming the cover layer (c) as described above, in order to improve the blocking rate of oxygen, various factors, for example, the type of cover medium, the thickness of the cover layer, the composition of the cover layer, the porosity, the permeability and the like should be considered. Economics should also be considered along with the rate of oxygen barrier. However, in the past, in the cover layer formation, the cover layer was not designed based on the specific data on these factors, and these data did not exist enough, so the cover design of the cover layer could find out the oxygen blocking rate according to various factors. Apparatus 100 is provided by the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복토설계장치의 개략적 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복토설계장치(100)는 본체(10), 지지판(20), 커버부재(30) 및 산소센서(40)를 구비한다. 3 is a schematic configuration diagram of a cover design apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the cover design apparatus 100 according to the preferred embodiment of the present invention includes a
본체(10)는 대략 원통 용기 형상으로 이루어져 복토층을 이루는 복토 매질(m)이 수용된다. 이 본체(10)는 상단부가 개방되어 공기가 유입될 수 있도록 되어 있다. 또한, 본체(10)는 투명한 아크릴 재질로 이루어져 본체(10) 내측에 수용되는 복토 매질(m)을 육안으로 확인할 수 있게 되어 있다. 본체(10)의 하측에는 그 측면에 본체(10) 내부에 가스를 배출시키기 위한 배출공(11)이 형성되어 있고, 이 배출공(11)에는 가스배출포트(12)가 설치된다. 또한, 가스배출포트(12)에는 밸브(13)가 결합되어 가스배출포트(12)를 개폐할 수 있다. 이 가스배출포트(12)에는 가스의 배출을 가이드하는 배출관(14)이 연결되어 있다. 이 배출관(14)을 통해 역으로 공기가 본체(10)의 내측으로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 이 배출관(14)의 단부는 수조(19)에 담겨진 물에 침지되어 있다. The
상기 지지판(20)은 복토 매질(m)을 본체(10) 내에서 지지하기 위한 것으로서 본체(10) 내측의 하단부, 보다 구체적으로는 가스배출포트(12)의 상방에 설치된다. 이 지지판(20)은 다수의 구멍이 형성되어 있는 망상으로서 40메쉬(mesh) 내지 200메쉬의 체가 사용된다. 이 지지판(20)에는 복토 매질(m)이 놓여지지만, 복토 매질(m)을 통과하여 나온 공기는 지지판(20)의 구멍들을 통해 본체(10)의 하부로 배 출된다.The
상기 커버부재(30)는 본체(10)의 개방된 상단부를 개폐하기 위한 것으로서, 본체(10)에 볼트(b) 등에 의하여 분리가능하게 결합된다. 커버부재(30)가 본체(10)에 결합되면 본체(10)의 상단부와 커버부재(30) 사이에 소정의 공간(a)이 형성된다. 커버부재(30)의 일측에는 상기 공간(a)으로 가스를 유입시키기 위한 가스유입공(31)이 형성되어 있다. 가스유입공(31)에는 가스유입포트(32)가 설치되며, 가스주입관(34)은 가스탱크와 가스유입포트(32)를 상호 연결시킨다. 본 실시예에서는 질소 가스가 가스유입공(31)으로 주입되는바 질소가스탱크(39)가 연결되어 있다. 가스유입포트(32)에는 밸브(33)가 설치되어 질소 가스의 유입량을 조절할 수 있다. 한편, 커버부재(30)도 본체(10)와 마찬가지로 투명한 아크릴 재질로 이루어져 있어, 커버부재(30)의 내측을 확인할 수 있게 되어 있다. The cover member 30 is for opening and closing an open upper end of the
상기 산소센서(40)는 본체(10)의 하단부와 지지판(20) 사이의 공간(b)에 배치되어 이 공간(b)에 있는 공기 중의 산소농도를 측정하기 위한 것이다. 본체(10)의 하단부와 지지판(20) 사이의 공간(b)에 있는 공기는 본체(10)의 상단으로부터 복토 매질(m)을 통해 유입된 것이다. 산소센서(40)는 공지의 부재로서 예컨대 출원번호 제10-2004-0105217호의 특허출원 명세서에 개시된 산소센서 등이 사용될 수 있다. 이 산소센서(40)는 전선(l)을 통해 저장장치(50)에 전기적으로 연결된다. 산소센서(40)에 의하여 일정 시간 간격으로 측정된 산소의 농도는 저장장치(50)로 전송되어 기록 및 디스플레이된다. The oxygen sensor 40 is disposed in the space b between the lower end of the
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복토설계장치(100)는 가열수단과 감열수단을 구비한다. 폐석적치장 등에서 계절에 따라 온도변화가 매우 심하게 일어나므로 본체(10)의 온도조건을 실제와 동일하게 형성하기 위하여 가열수단과 감열수단이 마련된다. On the other hand, the cover design device 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes a heating means and a thermal means. Since the temperature change occurs very severely depending on the season in the waste-rock pile, etc., heating means and heat-sensing means are provided in order to form the temperature conditions of the
가열수단은 복토 매질(m)이 놓여져 있는 본체(10)의 온도를 증가시키기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 가열수단으로 전열코일(60)이 채용되며, 이 전열코일(60)은 본체(10)의 외주면을 감싸며 결합된다. The heating means is for increasing the temperature of the
감열수단은 복토 매질(m)이 놓여져 있는 본체(10)의 온도를 감소시키기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 복수의 열전소자(70,thermoelectric element)가 사용된다. 상기 복수의 열전소자(81)는 밀폐용기(10)의 외주면에 장착되어 수용부(19)의 열을 흡수함으로써 온도를 감소시킨다. 상기 열전소자(81)는 공지의 부재로서 특허공개번호 제10-2006-0104687호에 개시된 것과 같은 열전소자를 사용할 수 있다. 각 열전소자(70)는, 널리 알려진 바와 같이, 발열부 및 흡열와, 상기 발열부 및 흡열부 사이에 배치된 펠티어반도체소자와, 펠티어반도체소자에 전류를 인가하기 위한 도선(미도시)을 구비한다. 전류의 인가시 상기 발열부는 온도가 상승하게 되고 흡열부는 온도가 하강하게 되며, 이에 따라 발열부는 주위로 열을 방출하고 상기 흡열부는 주위의 열을 흡수하게 된다. 열전소자(70)에 의하여 수용부(19)의 온도는 영하로 형성될 수도 있다. 또한, 본체(10)의 외주면에는 단열재(80)가 감싸져 있어 외부로 열전달이 되는 것이 방지된다. The heat sensing means is for reducing the temperature of the
상기한 구성으로 이루어진 복토설계장치(100)의 사용방법에 대하여 설명한다. 우선, 커버부재(30)가 열려진 상태에서 연구의 대상이 되는 복토 매질(m)을 본체(10)의 내측 지지판(20)에 적층시킨다. 이 복토 매질(m)은 단일 매질일 수도 있고, 단일 매질을 혼합한 혼합 매질일 수도 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 매질이 층을 이루는 다층 구조일 수도 있다. 복토 매질(m)의 입자 크기는 지지판(20)에 형성된 구멍보다 크므로 지지판(20)을 통과해서 하방으로 유출되지 않지만, 복토 매질(m)을 통과한 공기나 가스는 지지판(20)을 통과할 수 있다. 복토 매질(m)을 장착한 후 커버부재(30)를 본체(10)에 결합시켜 본체(10)를 밀폐시킨다. 이후, 가스유입포트(32)를 통해 질소 가스를 본체(10)의 내측으로 유입시킨다. 본체(10) 내부에 있던 공기들은 복토 매질(m)과 지지판(20)을 통해 본체(10)의 하방으로 밀려나가 본체(10) 하단의 가스배출포트(12)와 배출관(14)을 통해 배출된다. 배출관(14)은 수조(19) 내에 담겨져 있는 물에 침지되어 있으므로, 역으로 배출관(14)을 통해 공기가 본체(10)로 유입되는 것은 방지된다. A method of using the cover design device 100 having the above-described configuration will be described. First, in the state in which the cover member 30 is opened, the cover medium m to be studied is laminated on the
상기한 바와 같이 질소가스를 주입시켜 본체(10) 내의 공기를 모두 배출시키고 난 후, 커버부재(30)를 개방시키고 일정한 시간 간격마다 산소센서(40)에 의하여 산소의 농도를 측정한다. 즉, 커버부재(30)를 개방시킨 순간부터 대기 중의 공기는 복토 매질(20)을 통해 본체(10) 하부의 공간(b)으로 유입될 수 있는바, 복토 매질(20)의 공기투과율(산소투과율)을 측정할 수 있게 된다. 일정 시간 간격으로 측정된 산소의 농도는 저장장치(50)에 기록 및 디스플레이된다. After injecting nitrogen gas to discharge all the air in the
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 복토설계장치(100)를 사용하면, 폐석적치장에 일정한 복토층을 성토하였을 때, 복토층을 통과하여 폐석더미로 유입되는 산소의 양을 측정할 수 있는바 복토층의 효율을 검증할 수 있다. 또한, 다양한 복토 매질에 대한 실험을 진행하여 각 복토 매질의 산소차단율 및 최적의 복토구조를 연구할 수 있다. 또한, 전열코일(60)과 열전소자(70)를 이용하여 실제 폐석적치장의 온도 조건을 만들어서 온도 변화에 따른 복토층의 효율을 측정할 수도 있다. As described above, when using the cover design device 100 according to the present invention, when a certain cover layer is deposited in the waste-rock storage, it is possible to measure the amount of oxygen flowing through the cover layer to the waste-rock pile and the efficiency of the cover layer. Can be verified. In addition, it is possible to study the oxygen barrier ratio and the optimum cover structure of each cover medium by experimenting with various cover media. In addition, by using the heat transfer coil 60 and the thermoelectric element 70, it is also possible to measure the efficiency of the cover layer according to the temperature change by making the temperature conditions of the actual waste-rock deposit.
상기한 복토설계장치(100)를 이용하여 여러 종류의 복토 매질과 구조에 대한 실험을 행하였으며, 도 9에 도시된 바와 같은 산소차단율이 우수한 복토층을 개발하였다. 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복토층의 구조를 보여주는 개략적 도면이다. Experiments were conducted on various types of cover media and structures using the cover design device 100, and developed a cover layer with excellent oxygen barrier rate as shown in FIG. 9 is a schematic diagram showing a structure of a cover layer according to a preferred embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 복토층(R)은 폐석적치장(w)에 적층되는 것으로서, 점토(사질 점토)로 이루어져 폐석 더미에 적층되는 제1점토층(R1)과, 모래로 이루어져 제1점토층(R1)에 적층되는 모래층(R2)과, 점토로 이루어져 모래층(R2)에 적층되는 제2점토층(R3)을 구비한다. Referring to Figure 9, the cover layer (R) according to the present invention is laminated on the waste-rock pile (w), the first clay layer (R1) is made of clay (sand sand) is laminated on the waste-rock pile and the first is made of sand A sand layer R2 stacked on the clay layer R1 and a second clay layer R3 made of clay and stacked on the sand layer R2 are provided.
제1점토층(R1)과 제2점토층(R2)은 서로 동일한 두께(d1=d3)로 형성되며, 모래층(R2)의 두께(d3)는 제1,2점토층(R1,R2)에 비하여 1.5배로 형성된다. 즉, 전체 복토층(R)의 두께를 60Cm로 하는 경우, 제1,2점토층의 두께는 각각 15Cm이며, 모래층(R2)의 두께는 30Cm로 된다. 모래층(R2)의 두께는 전체 복토층의 두께에 대하여 4/10 이상으로 설정되는 것이 바람직하며 이에 대해서는 실험결과를 참조하여 후술하기로 한다. The first clay layer R1 and the second clay layer R2 are formed to have the same thickness (d1 = d3), and the thickness d3 of the sand layer R2 is 1.5 times higher than that of the first and second clay layers R1 and R2. Is formed. That is, when the thickness of the entire covering layer R is 60 Cm, the thickness of the first and second clay layers is 15 Cm, respectively, and the thickness of the sand layer R2 is 30 Cm. The thickness of the sand layer R2 is preferably set to 4/10 or more with respect to the thickness of the entire covering layer, which will be described later with reference to the experimental results.
한편, 제1,2점토층(R1,R3)에 사용되는 점토는 이른바 산토양으로서 대한민국에서 흔하게 구할 수 있는 토사이다. 상기 모래와 점토는 모두 조립토(200메쉬 체 통과율이 35% 이하의 토양)이다. 모래층(R2)은 모래와 함께 물을 포함하는데 모래 의 중량에 대한 물의 중량의 비인 함수율이 5% ~ 15% 정도이며, 롤러 등을 이용하여 소정의 압력으로 다짐이 이루어진 층이다. 다짐을 하는 이유와 함수율에 대해서는 실험결과를 설명할 때 함께 설명하기로 한다. On the other hand, the clay used in the first and second clay layers R1 and R3 is a soil which is commonly available in Korea as so-called soil soil. The sand and clay are both coarse soil (soil of less than 35% sieve through 200 mesh sieve). Sand layer (R2) includes water together with sand, the water content is the ratio of the weight of water to the weight of the sand is about 5% to 15%, it is a layer made of a predetermined pressure using a roller or the like. The reason for the compaction and the moisture content will be described together when explaining the experimental results.
상기한 바와 같이, 복토설계장치(100)를 이용하여 복토 매질로 빈번하게 사용되는 자갈, 점토, 모래에 대하여 산소차단효율에 대한 실험을 진행하였다. As described above, using the cover design device 100, the experiment on the oxygen barrier efficiency for the gravel, clay, sand frequently used as the cover medium was carried out.
본 실험에 사용된 자갈, 모래, 점토는 미국 농무성에서 개발된 삼각좌표 분류에 의하면 자갈, 모래, 사질 점토에 해당된다. 또한 통일분류에 의하면, 세 가지 모두 조립토(200mesh 체 통과율 50% 이하)에 해당되며, 자갈은 GW(입도가 좋은 자갈), 모래와 점토는 SW(입도가 좋은 모래)에 해당된다. 마지막으로 미국도로교통협회 분류법에 의하면 역시 세 가지 모두 200mesh 체 통과율 35% 미만으로 조립토에 해당한다.The gravel, sand and clay used in this experiment are classified as gravel, sand and sandy clay according to the triangular coordinate classification developed by USDA. In addition, according to the unification classification, all three correspond to granulated soil (less than 50% of the mesh passing rate), gravel corresponds to GW (good granular gravel), sand and clay corresponds to SW (good granular sand). Finally, according to the American Road Traffic Association classification, all three are coarse soil with less than 35% of 200mesh sieve passing rate.
자갈, 모래, 점토를 단독 혹은 혼합하여 30cm 두께의 복토실험을 진행하였다. 도 4는 이들을 대상으로 진행한 시간별 산소농도 측정결과를 보여준다. 실험에 사용된 복토재료는 다짐을 하지 않은 상태로 충전하였으며 물이 포함되어 있지 않은 건조된 재료를 사용하였다. 본 실험에 앞서 아크릴로 제작된 복토설계장치 자체의 정밀도(산소 유입 가능성)를 확인해 보기 위해, 빈 복토설계장치만을 이용하여 산소를 제거한 후 시간별 산소 유입량을 측정해 보았다. 실험결과 24시간 동안 약 1.0% 정도의 산소가 유입되는 것으로 측정되었으며, 이는 산소센서의 정밀도(± 1.0%) 범위에 해당하는 결과이다. 비다짐 30cm 복토 실험 결과, 모두 10시간 이내에 대기와 유사한 약 20% 정도의 산소가 유입된 것으로 측정되었다. 가장 빠르게 산소가 유입되는 매질은 모래만을 충전(공극률=0.40)한 것으로 입도가 가장 규칙적인 매질이다. 반면 불규칙적인 입도를 갖는 산토양과 모래, 자갈의 혼합매질(공극률=0.28)이 산소유입 속도가 가장 느렸다. 이는 불규칙한 입도를 갖는 매질을 혼합하였을 때 산소투과율이 낮아짐을 의미하고, 이와 같은 원인은 작은 입자가 큰 입자 사이의 공극을 메워주기 때문이다. 하지만 비다짐 복토실험 결과는 다짐을 하지 않고 광산폐석장에 30cm 정도의 복토가 진행되었을 때 복토 매질과 관계없이 내부로 유입되는 산소를 차단하는 효과가 거의 없음을 보여주고 있다.Pebbles, sand, and clay alone or mixed to cover the 30cm thickness experiment. Figure 4 shows the results of the oxygen concentration measurement by time progressed on them. The cover material used in the experiment was filled with no compaction and dried material containing no water was used. Prior to this experiment, in order to check the accuracy (oxygen inflow potential) of the cover design device made of acrylic itself, the oxygen inflow rate was measured after removing oxygen using only the empty cover design device. As a result, about 1.0% of oxygen was introduced for 24 hours, which is the result of the accuracy (± 1.0%) range of oxygen sensor. As a result of the 30 cm clogging test, it was determined that about 20% of oxygen was introduced into the atmosphere within 10 hours. The fastest oxygen inflow medium is only sand (porosity = 0.40), which is the most regular media. On the other hand, the inflow rate of oxygen, sand and gravel with irregular particle size (porosity = 0.28) was the slowest. This means that the oxygen permeability is lowered when a medium having an irregular particle size is mixed. This is because the small particles fill the voids between the large particles. However, the result of the non-compaction cover test shows that there is almost no effect of blocking the oxygen flowing into the mine regardless of the cover medium when the cover of about 30cm is progressed in the mine pit without making a pledge.
비다짐 30cm 실험과 동일한 방법으로 점토, 모래의 단독 복토와 점토와 모래, 점토와 모래와 자갈을 혼합(각각 60cm)하여 복토한 후 시간별로 유입되는 산소농도를 측정하였다. 도 5는 이들을 대상으로 진행한 시간별 산소농도 측정결과를 보여준다. 실험 결과 모두 24시간 이내에 대기와 유사한 약 20%의 산소농도를 보였다. 이는 60cm 정도의 복토를 수행하여도 다짐을 하지 않으면, 30cm 두께의 복토 결과와 마찬가지로 하부로 유입되는 산소를 전혀 차단하지 못하고 있음을 보여준다.In the same way as the 30cm experiment, clay, sand alone, clay, sand, clay, sand, and gravel were mixed (60 cm each), and the oxygen concentration flowing in each time was measured. Figure 5 shows the results of the oxygen concentration measurement by time progressed on them. All of the experiments showed oxygen concentrations of about 20% similar to the atmosphere within 24 hours. This shows that even if 60 cm of covering is not made, it does not block oxygen flowing into the lower part at all, similar to the 30 cm thick covering result.
다짐시험 결과를 통해 최적함수비를 이용하여 다짐한 후 각 복토매질의 내부로 유입되는 산소농도를 측정해 보았다. 도 6은 다짐한 모래, 점토의 단독 복토와 점토와 모래, 점토와 모래와 자갈을 혼합(각각 30cm)하여 복토한 후 시간별로 유입되는 산소농도 측정결과를 보여준다. 자갈만을 이용한 경우 다짐을 할 수 없기 때문에 본 실험에서 제외하였다. 실험결과, 산소차단 효과가 가장 높을 것으로 기대되었던 다짐한 30cm 점토 복토실험의 경우, 19시간 30분이 경과하였을 때 대기와 유사한 약 20%의 산소농도가 측정되어 다짐한 복토실험 중 산소차단 효과가 가장 낮게 나타났다. 반면 다짐한 30cm 모래 복토실험의 경우, 19시간 30분이 경과하였을 때 약 12% 정도만의 산소농도가 측정되었다. Through the compaction test results, the oxygen concentration introduced into each cover soil medium after the compaction was determined using the optimum function ratio. Figure 6 shows the result of measuring the oxygen concentration introduced over time after covering the clay, clay and clay of clay, clay and sand, clay and sand and gravel mixed (each 30cm). If only gravel was used, it was excluded from the experiment because it could not be compacted. As a result, in the 30cm clay cover experiment, which was expected to have the highest oxygen blocking effect, about 20% oxygen concentration similar to the atmosphere was measured after 19 hours and 30 minutes, and the oxygen blocking effect was the lowest among the compacted cover experiments. . On the other hand, in the case of 30 cm sand cover experiment, oxygen concentration of only about 12% was measured after 19 hours and 30 minutes.
이는 다짐한 모래층이 내부로 유입되는 산소를 차단하는데 효과가 높은 것을 의미한다. 실제로 모래만을 사용하여 다짐한 복토실험에서는 다른 매질로 충전했을 때 사용했던 미세압력으로는 질소가스가 유입되지 않았으며, 다소 압력을 증가시켰을 때 비로소 하부로 물이 떨어지며(복토매질의 함수율 변화가 발생) 질소가 유입되었다. 이러한 결과는 입자 안으로 물을 흡수하여 팽창하는 점토와는 달리, 입자와 입자 사이에 존재하는 물에 의해 결합되는 모래에 의해 발생되는 현상으로 모래 입자 사이에 존재하는 물에 의해 공기가 투과되지 못하기 때문에 가능한 것으로 판단된다. This means that the compacted sand layer has a high effect on blocking oxygen introduced into the interior. In fact, in the soil cover test using only sand, nitrogen gas did not flow into the micropressure used when filling with other media, and when the pressure was slightly increased, water dropped to the lower part (a change in moisture content of the soil medium occurred). Nitrogen was introduced. This result, unlike clay that absorbs and expands water into the particles, is caused by sand that is bound by the particles present between the particles and the particles, and air cannot be penetrated by the water present between the particles. I think it is possible.
한편 19시간 30분이 경과하였을 때 모래와 점토를 혼합하여 다짐한 복토실험은 약 19%, 점토와 모래, 자갈을 혼합하여 다짐한 복토실험은 약 18%의 산소농도가 측정되었다. 이는 비다짐 30cm 복토실험 결과와 마찬가지로 불규칙한 입자에 의해 내부공극이 줄어들었고, 복토 매질내 젖은 모래가 함유되어 있어 산소투과가 잘 이루어지지 않았기 때문에 가능한 것이라 판단된다.On the other hand, when 19 hours and 30 minutes passed, about 19% of the soil cover was confirmed by mixing sand and clay, and about 18% of soil cover was determined by mixing clay, sand and gravel. This is possible because the internal pores were reduced by irregular particles as in the result of the compaction 30cm cover soil test, and the wet sand contained in the cover soil medium did not perform oxygen permeation well.
흙의 다짐에 대하여 설명한다. 흙의 다짐은 일반적으로 롤링(rolling), 탬핑(tamping)이나 진동과 같은 역학적인 방법에 의해 수행되며, 공극을 감소시켜 충전밀도(bulk density)를 증가시킨다. 따라서 다짐은 흙의 공극률과 투수계수를 감소시키고, 전단강도와 지지력을 증가시키게 된다. 실내다짐시험에서 다짐에너지의 크기에 따라 다짐방법을 크게 분류하면 표준다짐시험(standard Proctor test)과 수정다짐시험(modified Proctor test)이 있다. 표준다짐시험방법은 내경 100mm, 높이 127.3mm(부피 1,000cm3)의 몰드에 흙을 3층으로 나누어 넣고 각 층마다 2.5kg의 해머를 30cm의 높이에서 25회씩 떨어뜨려 다짐을 하는 방법이다. 수정다짐시험방법은 내경 150mm, 높이 125mm(부피 2,209cm3)의 몰드에 흙을 5층으로 나누어 넣고 각 층마다 4.5kg의 해머로 45cm의 높이에서 55회씩 떨어뜨려 다짐을 하는 방법이다. 한국산업규격 KS F 2312에서는 몰드의 크기와 해머무게의 조합에 따라 다짐방법을 A, B, C, D, E의 5가지 방법으로 나눈다. 본 실험에 사용된 다짐시험은 KS F 2312-91(96), ASTM D 698-91(98), AASHTO T 79-90 시험에 준하여 수행하였으며, 수정다짐시험방법인 D 방법으로 다짐하였다. 한편, 토양을 다짐할 때 이 토양이 물을 머금은 정도 즉, 함수율이 다짐의 효율에 영향을 미친다.Explain the compaction of the soil. The compaction of the soil is usually carried out by mechanical methods such as rolling, tamping or vibration, reducing the voids and increasing the bulk density. Therefore, compaction reduces soil porosity and permeability coefficient, and increases shear strength and bearing capacity. In the indoor compaction test, the compaction method is largely classified according to the size of the compaction energy. There are a standard compactor test and a modified compactor test. The standard compaction test method is to divide soil into three layers in a mold of inner diameter 100mm and height 127.3mm (volume 1,000cm 3 ), and compaction by dropping 2.5
실험에 사용된 복토 매질인 점토, 모래, 점토와 모래를 부피비(vol) 1:1로 혼합한 토양, 점토와 모래와 자갈을 부피비 1:1:1로 혼합한 토양에 대한 다짐시험을 통해 얻은 충전밀도/함수비가 도 7에 나타나 있다. 다짐시험 결과, 점토는 약 9.5%의 함수비에서, 모래는 약 10%의 함수비에서 가장 높은 충전밀도를 나타내었으며, 점토와 모래를 혼합한 토양은 약 8.5%, 점토와 모래와 자갈을 혼합한 토양은 약 7.5%의 함수비에서 가장 높은 충전밀도를 보였다.Clay, sand, clay and sand mixed with clay in a volume ratio of 1: 1, and soil mixed with clay, sand and gravel in a volume ratio of 1: 1: 1 The filling density / function ratio is shown in FIG. As a result of the compaction test, clay had the highest filling density at about 9.5% water content, sand at about 10% water content, about 8.5% for clay and sand mixed soil, and clay, sand and gravel mixed soil Showed the highest packing density at a water content of about 7.5%.
앞서 수행된 3가지(비다짐 30cm, 60cm, 다짐 30cm) 실험결과를 토대로 다짐한 60cm 복토실험을 수행하였다. 실험은 산소차단 효과가 높은 것으로 나타난 모래 층을 복토 시 중간층에 적용하고자 하였으며, 하부로 침투되는 물을 최소화하기 위해 모래층 상부에 다짐한 점토를 이용하여 복토하는 개념을 적용했다. 모래층 하부에는 모래층으로부터 빠져나가는 물을 잡아주고, 공극률이 큰(광산폐석장) 하부로 모래가 쓸려 내려가는 것을 방지하기 위하여 역시 점토를 이용해 복토를 진행하였다. Based on the results of the three experiments (compact 30cm, 60cm, compaction 30cm) carried out previously, a 60cm covered soil test was performed. In the experiment, the sand layer, which had high oxygen blocking effect, was applied to the middle layer during the cover, and the concept of covering the clay using the compacted clay on the top of the sand layer was applied to minimize water penetrating into the bottom. In order to catch the water flowing out of the sand layer under the sand layer and to prevent the sand from being swept down to the lower porosity (mining waste pit), the clay was also covered with clay.
실험은 4가지 복토방법에 대해 진행되었으며 모두 하부에는 다짐한 점토를 중간층에는 다짐한 모래층을, 모래층 상부에는 다시 다짐한 점토층을 복토하였다. 실험에 적용된 복토방법은 첫째 점토(20cm)+모래(20cm)+점토(20cm), 둘째 점토(15cm)+모래(30 cm)+점토(15cm), 셋째 점토(10cm)+모래(40cm)+점토(10cm), 넷째 점토(10cm)+모래(15cm)+점토(10cm)+모래(15cm)+점토(10cm)으로 적용하였다. 도 8에 그 결과가 도시되어 있다.The experiments were carried out on four types of covering methods, all of which covered the plowed clay on the lower layer, the plowed sand layer on the middle layer, and the plowed clay layer on the upper sand layer. The clay method applied to the experiment was the first clay (20 cm) + sand (20 cm) + clay (20 cm), the second clay (15 cm) + sand (30 cm) + clay (15 cm), third clay (10 cm) + sand (40 cm) + Clay (10cm), fourth clay (10cm) + sand (15cm) + clay (10cm) + sand (15cm) + clay (10cm) was applied. The results are shown in FIG.
다짐한 모래층을 사이에 둔 4가지 복토방법에 대한 실험 모두가 기존에 진행된 비다짐의 단일매질과 혼합매질 복토실험, 다짐이 적용된 다짐매질과 혼합매질 복토실험과는 달리 내부로 유입되는 산소가 현저히(20시간 동안 최대 약 6%) 줄어들었다. 다짐한 60cm 복토실험 중 산소 유입양이 가장 낮은(20시간 동안 약 2%) 방법은 복토매질 사이에 다짐된 40cm 모래층을 적용한 경우이다. 하지만 이 결과는 다짐한 30cm 모래층을 적용한 경우와 거의 유사한 산소농도가 측정되었다. 반면 20cm 모래층을 적용한 경우는 40cm나 30cm 모래층을 적용한 경우보다 20 시간 동안 약 4% 정도의 산소가 더 많이 유입되었다.All of the four soil cover experiments with a compacted sand layer intervened with single compact and mixed media cover experiments of compaction, and compacted media and mixed media cover experiments with compacted sand. Up to about 6%) over 20 hours. The lowest oxygen inflow (approximately 2% over 20 hours) of the compacted 60cm cover experiments was achieved by applying a 40cm layer of sand sandwiched between cover media. However, the results showed that the oxygen concentrations were almost similar to those of the compacted 30 cm sand layer. On the other hand, the 20 cm sand layer introduced more oxygen by about 4% in 20 hours than the 40 cm or 30 cm sand layer.
복토 매질로 모래를 사용할 경우 폐광산 주변에서 쉽게 얻을 수 없기에 복토 비용은 증가하게 된다. 따라서 복토비용의 증가를 고려하여 최소한의 두께로 모래를 사용하는 것이 경제적이라 판단된다. 이러한 저비용, 고효율 효과를 만들어 내기 위해 수행된 복토실험(점토10cm+모래15cm+점토10cm+모래15cm+점토10cm)에서는 다짐된 30cm 모래층을 적용했을 때 보다 많은 산소(20 시간동안 약 5% 정도)가 유입되는 것으로 나타났. 이는 동일한 양의 모래층을 적용할 때 분리하여 적용하는 것이 산소차단 효율이 떨어짐을 의미한다.The use of sand as a cover medium increases cover costs because it is not readily available around the abandoned mine. Therefore, it is considered economical to use sand with minimum thickness in consideration of the increase of cover cost. In the cover experiments (10cm clay + 15cm sand + 10cm sand + 15cm sand + 10cm clay), which was conducted to produce such a low-cost, high-efficiency effect, more oxygen (approximately 5% over 20 hours) was introduced when a 30 cm sand layer was applied. Appeared. This means that when the same amount of sand layer is applied separately, the oxygen blocking efficiency is lowered.
단순매질인 점토, 모래, 자갈을 이용하여 비다짐의 단일매질과 혼합매질 복토, 다짐한 단일매질과 혼합매질 복토, 다짐한 층별 복토 등의 복토를 수행한 후 내부로 유입되는 산소농도를 측정해 본 결과, 다짐이 적용된 일정 두께 이상의 모래층이 복토 매질 내부에 존재할 때 산소차단 효과가 높은 것으로 나타났다. The results of measuring the oxygen concentration flowing into the interior after applying the clay of single compact and mixed media of compaction, covering the compacted single media and mixed media, and the compacted layered cover using clay, sand and gravel as simple media In addition, the oxygen barrier effect is high when the sand layer with a certain thickness is applied inside the cover medium.
즉, 상기 실험결과를 종합적으로 판단하여 보면, 본 발명에서와 같이 모래층을 가운데에 두고 상하층에 각각 점토층을 형성하는 것이 바람직한데, 이는 투수계수가 작은 점토층이 모래층내 수분을 유지시켜 주기 때문으로 판단된다. 즉, 점토층을 구성하는 점토는 물을 흡수하여 팽창해 물을 차단하는 효과는 높지만 산소를 차단하는 효과는 떨어지는 반면, 모래층은 투수율은 높지만 점토와 달리 모래 입자와 입자사이에 물이 존재하여 결합되기 때문에 산소 차단 효과가 높다. 결국, 상하층의 점토가 모래 입자 사이에 존재하는 물이 외부로 배출되는 것을 방지해주며, 모래 입자 사이의 물은 공기를 차단하게 되는 것이다. 또한 모래층 내부에는 모세관력이 작용하고 있어 유입된 물이 밖으로 유출되는 것을 막아주고 있다That is, when comprehensively judging the experimental results, it is preferable to form a clay layer in the upper and lower layers, respectively, with the sand layer in the center as in the present invention, because the clay layer having a small permeability coefficient keeps the moisture in the sand layer. Judging. That is, the clay constituting the clay layer absorbs water and expands to block water, but the effect of blocking oxygen is low, while the sand layer has a high water permeability, but unlike clay, water exists between sand particles and particles. Because of the high oxygen blocking effect. As a result, the clay in the upper and lower layers prevents water existing between the sand particles from being discharged to the outside, and the water between the sand particles blocks the air. In addition, the capillary force acts inside the sand layer to prevent the inflow of water from flowing out.
한편, 외부로부터 유입되는 물에도 산소가 존재하는바 물의 유입도 차단하여 야 하는데 점토가 물을 흡수하므로 물의 유입도 막을 수 있게 된다. On the other hand, the oxygen is also present in the water coming from the outside bar should also block the inflow of water, because the clay absorbs the water can also prevent the inflow of water.
도 1a 및 도 1b는 탄광폐석장으로부터 배출된 산성 침출수에 의한 오염의 일례를 보여주는 사진이다.1A and 1B are photographs showing an example of contamination by acidic leachate discharged from coal mine waste quarries.
도 2는 복토층을 설명하기 위한 개략적 도면이다.2 is a schematic diagram for explaining a cover layer.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복토설계장치의 개략적 구성도이다. 3 is a schematic configuration diagram of a cover design apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 비다짐 단일(혼합) 복토 매질 30Cm를 적용한 복토층에 대한 산소투과율을 보여주는 그래프이다. Figure 4 is a graph showing the oxygen transmission rate for the cover layer to which the compacted single (mixed) cover medium 30Cm is applied.
도 5는 비다짐 단일(혼합) 복토 매질 60Cm를 적용한 복토층에 대한 산소투과율을 보여주는 그래프이다. FIG. 5 is a graph showing the oxygen permeability of the cover layer to which 60 Cm of the compacted single (mixed) cover medium is applied.
도 6은 다짐 단일(혼합) 복토 매질 30Cm를 적용한 복토층에 대한 산소투과율을 보여주는 그래프이다. FIG. 6 is a graph showing the oxygen transmission rate for the cover layer to which 30 cm of compacted single (mixed) cover medium is applied.
도 7은 복토 매질의 함수율에 따른 다짐 효율을 보여주는 표이다.7 is a table showing compaction efficiency according to the moisture content of the cover medium.
도 8은 다짐한 복토 매질을 이용하여 60Cm의 다층 구조 복토층을 구성했을 때의 산소투과율을 보여주는 그래프이다. FIG. 8 is a graph showing oxygen permeability when a 60 Cm multilayered cover layer is constructed using a compacted cover medium.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복토층의 구조를 보여주는 개략적 도면이다. 9 is a schematic diagram showing a structure of a cover layer according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 ... 복토설계장치 10 ... 본체100 ... cover
20 ... 지지판 30 ... 커버부재20 ... support plate 30 ... cover member
40 ... 산소센서 50 ... 저장장치40 ... oxygen sensor 50 ... storage
60 ... 전열코일 70 ... 열전소자60 ... Electric coil 70 ... Thermoelectric element
80 ... 단열재 w ... 폐석적치장80 ... insulation w ... waste-rock storage
R ... 복토층 R1 ... 제1점토층R ... cover layer R1 ... first clay layer
R2 ... 모래층 R3 ... 제2점토층R2 ... sand layer R3 ... second clay layer
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Priority Applications (1)
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