대규모 노천 석탄광산의 사면 안정화를 위한 지하수 유동 체계 분석
Field Tests and Analysis of Groundwater System for Stabilization of Slope in Large Open-Pit Coal Mine
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초록
직접 개발 형식의 해외자원개발과 관련하여 단순 자본 투자에서 직접 개발로 변화하고 있다. 대규모 노천 석탄광산에서의 사면 안정성과 관련하여 지하수 유동 체계 분석과 사면 보강공으로서의 수평 배수공 타당성을 인도네시아 Pasir 탄광을 대상으로 검토하였다. 본 연구에서는 지하수 체계를 특징짓기 위해 지하수 수위 분석, 현장 투수 시험, 추적자 실험 등 다양한 현장 실험 및 계측을 수행하였다. 특히, 중부 지역의 상부에 위치한 SM강과의 연계성을 분석에 중점을 두었다. Guelph 투수계수를 활용하여 투수계수를 측정하였으며, 사암이 이암이나 탄층보다 투수성이 매우 높은 것으로 나타났다. 지하수 수위 분석 결과 사암층과 협재되어 많은 균열을 포함한 얇은 탄층이 주된 지하수 유동 경로 역할을 하는 것으로 나타났다. 추적자 시험 결과 SM강이 인근 지하수계에 미치는 영향은 강 바닥의 지층구조에 따라 다른 것으로 파악되었다. 수평 배수공의 효과를 파악하기 위한 2차원 지하수 유동 해석 결과는 폭이 좁은 탄층이 협재되어 있는 지층과 사암층이 주된 지하수 유동 경로이며, 충분한 심도로 수평 배수공 시공시 사면 안정화에 효과가 있는 것으로 파악되었다. 따라서 수평 배수공의 시공 위치와 시공 심도의 결정을 위해서는 지층 구조의 파악이 선행되어야 한다.
Abstract
With regard to oversea mineral resources development, recent trend has been changed from a simple capital investment to a direct development of the resources. In relation to the stability of a slope in large open-pit coal mine, groundwater system was investigated and the validity of horizontal drainage hole was evaluated in Pasir coal mine, Indonesia. In this work, various field tests were carried out for a characterization of groundwater system, which included in-situ permeability measurement, tracer test and monitoring of groundwater levels. Especially, the influence of SM river on the characteristics of the groundwater flow system was mainly inspected. For the permeability measurement, Guelph permeameter was employed, and was found that sandstone was more permeable than mudstone and coal seam. From a comparison of lithological structure and the results of groundwater level monitoring, sandstone and thin coal seam with fractures were found to be a main channel for groundwater flow. In the results of tracer tests, the effect of SM river on the groundwater system depends on the geological structure of its base. To identify the effect of horizontal drainage holes, 2-D groundwater modeling was performed. Four different cases were tested, which are different from the length of drainage hole and the existence of pond on top of the slope. To enhance the drainage effect and slope stability, the drainage hole should be drilled to the depth of coal seam layer, which provides a main pathway of groundwater flow and embedded by sandstone. For this purpose, correct identification of surrounding geology should be preceded.
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