광물자원의 채광기술광물자원의 채광기술

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2009. 08.2009. 08.

한국지질자원연구원한국지질자원연구원책임연구원책임연구원 선우선우 춘춘

발표순서발표순서

지하채광관련지하채광관련 용어용어

채광을채광을 위한위한 개갱개갱

지하채광관련지하채광관련

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지하채광관련지하채광관련

노천채광관련노천채광관련

기본기본 생산생산 작업주기작업주기 = = 천공천공 + + 발파발파 + + 적재적재 + + 운반운반기본기본 생산생산 작업주기작업주기 = = 천공천공 + + 발파발파 + + 적재적재 + + 운반운반

채광의채광의 기본적인기본적인 단위작업단위작업

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대상물대상물 위치위치대상물대상물 위치위치 대상광물대상광물대상광물대상광물•• 갱내갱내 채광법채광법

•• 노천노천 채광법채광법

•• 해저해저 채굴법채굴법

•• 채광법채광법

•• 채탄법채탄법

갱내갱내 채광법의채광법의 선택선택갱내갱내 채광법의채광법의 선택선택

채광법의채광법의 분류분류

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•• 자연적인자연적인 지보지보 가능한가능한 채광법채광법 : :

주방식주방식(room(room and pillar), subleveland pillar), sublevel stopingstoping

•• 인위적인인위적인 지보가지보가 필요한필요한 채광법채광법 ::

cut andcut and fillingfilling mining, shrinkage mining, shrinkage stopingstoping, , 장벽식장벽식, square set mining, square set mining

•• 붕락식붕락식 채광법채광법 ::

중단붕락식중단붕락식(sublevel(sublevel caving), block cavingcaving), block caving

※ ※ 광상광상 형태의형태의 특성상특성상 각각 광체마다의광체마다의 채광법채광법 선택은선택은 거의거의 무한정이다무한정이다..

노천채광노천채광선정이유선정이유노천채광노천채광선정이유선정이유

생산성생산성 및및생산비생산비

생산성생산성 및및생산비생산비

•• 개발초기에개발초기에 생산성이생산성이 높음높음

•• 지하채광보다지하채광보다 회수율회수율, , 품위조절품위조절, , 경제성경제성, , 안전성안전성,,

유연성유연성 및및 작업환경이작업환경이 유리하다고유리하다고 간주간주

•• 생산성은생산성은 대규모광산이대규모광산이 소규모소규모 광산보다광산보다 높다높다

•• 지하채광보다지하채광보다 노천채광의노천채광의 생산성이생산성이 높다높다

∵ ∵ 지하채광보다지하채광보다 대용량의대용량의 장비장비 도입이도입이 용이용이

•• 노천채광은노천채광은 지하채광보다지하채광보다 생산비가생산비가 낮다낮다

⇒ ⇒ 대용량장비의대용량장비의 높은높은 생산성이생산성이 낮은낮은 생산비와생산비와 직결직결

노천채광과노천채광과 지하채광지하채광

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기타기타기타기타

⇒ ⇒ 대용량장비의대용량장비의 높은높은 생산성이생산성이 낮은낮은 생산비와생산비와 직결직결

•• 사고위험성사고위험성

•• 에너지에너지 사용량사용량

•• 작업환경작업환경

-- 노천노천 : : 장비와장비와 인원인원 ⇒ ⇒ 기후변화에기후변화에 직접적직접적 영향영향

-- 지하지하 : : 통기문제통기문제 ((매연매연, , 발파발파, , 분진분진, , 습도습도 등등))

정신적정신적 압박감압박감

•• 광물손실광물손실 : : 지하채광에서지하채광에서 채수율이채수율이 낮다낮다

⇒⇒ 광산의광산의 수명과수명과 관련관련((주방식의주방식의 경우경우 광주를광주를

40%40%까지까지 남김남김))

노천채광과노천채광과 지하채광지하채광

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광산의광산의 기타작업기타작업 분류분류

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AditAdit : : 수평의수평의 광산광산 진입갱도진입갱도

CrossCross cut : cut : 광맥에광맥에 착탄착탄((광광))하기하기 위한위한 갱도갱도

((크로스크로스 갱도갱도))

MiningMining : drilling & blasting : drilling & blasting in order to break down the rock, in order to break down the rock, loading and transportloading and transport,,and often also and often also crushingcrushing the ore down to a suitable size. the ore down to a suitable size. These operations can be done These operations can be done in open pits in open pits and and in underground minesin underground mines, ,

and also and also in marine miningin marine mining..

MiningMining : drilling & blasting : drilling & blasting in order to break down the rock, in order to break down the rock, loading and transportloading and transport,,and often also and often also crushingcrushing the ore down to a suitable size. the ore down to a suitable size. These operations can be done These operations can be done in open pits in open pits and and in underground minesin underground mines, ,

and also and also in marine miningin marine mining..

지하채광관련지하채광관련 용어용어

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DrawDraw Point : Point : 채굴된채굴된 광체가광체가 적재적재 또는또는 반출되는반출되는 장소장소

Drift : Drift : 광맥을광맥을 따라따라 굴진되는굴진되는 수평의수평의 갱도갱도 ((연층갱도연층갱도) )

Foot wallFoot wall and Hanging wall : and Hanging wall : 하반하반 및및 상반상반

광체의광체의 직하부직하부 및및 직상부의직상부의 암반암반

GoafGoaf : : 채굴적채굴적

LevelLevel : : 광체의광체의 상하부를상하부를 굴착하기굴착하기 위한위한

기본이기본이 되는되는 수평갱도수평갱도 시스템시스템 ((단단))

Ore : Ore : 질과질과 양에서양에서 충분한충분한 가치가가치가 있는있는 광물의광물의 집합체집합체

RaiseRaise : level: level 간을간을 연결하는연결하는 상향굴착상향굴착갱도갱도 ((승승) )

RampRamp : : 단이나단이나 채광막장을채광막장을 이어주는이어주는

경사운반로경사운반로 ((주로주로 내연기관의내연기관의 통행용통행용))

RoomRoom and Pillar : and Pillar : 주방주방

Shaft : Shaft : 자재자재, , 인원인원, , 통기를통기를 위한위한 갱도갱도

((수갱수갱 및및 사갱사갱))

지하채광관련지하채광관련 용어용어

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((수갱수갱 및및 사갱사갱))

StopeStope : : 광체의광체의 채굴에채굴에 의해의해 생긴생긴 갱도갱도

SublevelSublevel : Level: Level을을 수평으로수평으로 분할하는분할하는갱도갱도 ((중단중단))

Winze : RaiseWinze : Raise에에 대비되는대비되는 하향굴착의하향굴착의갱도갱도 ((사갱정사갱정))

개갱방식개갱방식개갱방식개갱방식

지표부근지표부근 광상광상지표부근지표부근 광상광상

산악지대산악지대 광상광상산악지대산악지대 광상광상

•• 노천채굴노천채굴(Open(Open Pit)Pit)

•• 수력채굴수력채굴(Hydraulic mining (Hydraulic mining

system)system)

•• Drift systemDrift system

채광을채광을 위한위한 개갱개갱

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지하심부지하심부 광상광상지하심부지하심부 광상광상

해해((하하))저저 광상광상해해((하하))저저 광상광상

•• Cross Cut SystemCross Cut System

•• 사갱식사갱식(Inclined(Inclined shaft system)shaft system)

•• 수갱식수갱식(Vertical shaft(Vertical shaft system)system)

•• 사갱수갱병용식사갱수갱병용식

수갱수갱수갱수갱

장점장점

•• 갱도유지비가갱도유지비가 사갱에사갱에 비해비해 경감경감

•• 인력인력 및및 광차광차 승강이승강이 편리편리

•• 사고율이사고율이 적다적다

•• 통기저항이통기저항이 적음적음

•• 배수관배수관,, 동력선의동력선의 가설이가설이 편리편리

단점단점

•• 굴착비가굴착비가 많이많이 소요소요

•• 각각 LevelLevel의의 crosscross가가 길어짐길어짐

•• 도중의도중의 수리작업이수리작업이 곤란곤란

•• 사고시사고시 손해가손해가 큼큼

수갱과수갱과 사갱의사갱의 장단점장단점

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사갱사갱사갱사갱

장점장점

•• 굴착과굴착과 보수작업이보수작업이 편리편리

•• CrossCross의의 길이가길이가 짧아짐짧아짐

•• 완경사의완경사의 경우경우 conveyorconveyor belt belt

운반이운반이 가능가능 ⇒⇒운반능력이운반능력이 커짐커짐

단점단점

•• 갱도유지비가갱도유지비가 많이많이 소요소요

•• 인력의인력의 승강이승강이 불편불편

•• 광차광차 등의등의 경우경우 탈선사고탈선사고

•• 공기저항이공기저항이 높음높음

※ ※ 수갱식는수갱식는 건설비가건설비가 많이많이 들고들고, , 운전비가운전비가 산산 반면에반면에

사갱식은사갱식은 건설비가건설비가 적게적게 들고들고, , 운전비가운전비가 높다높다..

위치위치 11위치위치 11

위치위치 22위치위치 22

•• 양호양호 : : 하반보다는하반보다는 상반에서상반에서 공동쪽으로공동쪽으로 변위가변위가 발생발생

•• 수갱의수갱의 심도가심도가 깊어짐깊어짐 ⇒ ⇒ crosscross의의 길이가길이가 길어짐길어짐

•• 상반에서상반에서 시작하면시작하면 광체와광체와 교차교차

-- crosscross의의 길이가길이가 짧아짐짧아짐

-- shaftshaft의의 유지유지 보수가보수가 많아많아 질질 수수 있다있다

∵ ∵ 광체가광체가 모암보다모암보다 약한약한 경우가경우가 많다많다

⇒ shaft⇒ shaft를를 보호하기보호하기 위한위한 광주를광주를 남겨야남겨야 함함

수갱수갱 위치위치

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수갱수갱 작업작업

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수직수직광상광상수직수직광상광상

경사경사광상광상경사경사광상광상

•• 채광후채광후 양벽면이양벽면이 약화약화 ⇒ ⇒ 변위변위 발생발생 (A)(A)

☞☞ 광체부근의광체부근의 수갱수갱 설치설치 ⇒ ⇒ 불안정불안정

☞☞ 지표침하각의지표침하각의 외곽에외곽에 수갱수갱 설치설치

☞☞ wallwall rock rock 안정화안정화 ⇒ ⇒ 충전충전

•• 복수의복수의 수갱수갱 설치가설치가 실용적실용적 (B)(B)

☞☞ 권양시설의권양시설의 작업효율의작업효율의 한계한계 고려고려

☞☞ 1 mile1 mile을을 넘지넘지 않게않게

☞☞ 수평운반갱수평운반갱 ⇒ ⇒ winzewinze까지의까지의 거리거리

심도보다심도보다 크지크지 않게않게

다양한다양한 조건의조건의 광체개발을광체개발을 위한위한 개갱개갱

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•• Ramp Ramp 이용이용((1010--15% 15% 경사이용경사이용; C,D); C,D)

☞☞ 디젤기관의디젤기관의 LHD LHD 발달발달

☞☞ 광맥의광맥의 주향과주향과 평행한평행한 축을축을 가지는가지는

나선형나선형 갱도갱도 굴착굴착

☞☞ 여러여러 곳에서곳에서 crosscutcrosscut으로으로 착맥착맥

☞☞ 장비의장비의 이동이이동이 용이용이

⇒ ⇒ 효율성의효율성의 증대로증대로 생산비생산비 증대증대 상쇄상쇄

산악형산악형광산광산

산악형산악형광산광산

•• 깊은깊은 심도의심도의 긴긴 aditadit를를 이용이용 착맥착맥

※ ※ 겨울겨울 고산지대고산지대 기후변화가기후변화가 심함심함

☞☞ 동계절동안동계절동안 겨울작업이겨울작업이 용이용이

VeinVein과과driftdrift의의 관계관계

VeinVein과과driftdrift의의 관계관계

폭이폭이 넓은넓은광체광체

폭이폭이 넓은넓은광체광체

•• 상반을상반을 파괴하지파괴하지 말말 것것

☞☞ 파괴된파괴된 상반상반 ⇒ ⇒ 지보문제지보문제 발생발생

•• 하반에하반에 연층갱도를연층갱도를 유지유지 (B)(B)

•• 중력이용중력이용 채광은채광은 더욱더욱 유리유리

•• 갱도굴진비용이갱도굴진비용이 감소감소

☞☞ 굴진굴진 자체가자체가 채광채광

☞☞ 광체가광체가 일반적으로일반적으로 모암보다모암보다 연약연약

⇒ ⇒ 갱도에갱도에 큰큰 하중이하중이 작용작용 대용량의대용량의

지보가지보가 필요한필요한 경우경우 발생발생

수평갱수평갱 위치위치

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지보가지보가 필요한필요한 경우경우 발생발생

충전충전충전충전

•• 갱도에갱도에 큰큰 하중이하중이 작용하는작용하는 경우경우

☞☞ 광주를광주를 남김남김

☞☞ 목재지보목재지보/ / 모래모래, , 폐석을폐석을 이용이용 충전충전

LateralLateralsystemsystemLateralLateralsystemsystem

•• 광맥과광맥과 평형하게평형하게 하반에하반에 갱도굴착갱도굴착

•• 일정간격으로일정간격으로 crosscut crosscut 실시실시

☞☞ 갱도추가갱도추가 굴착에굴착에 따른따른 생산비생산비 증대증대

☞☞ 광체내광체내 갱도갱도 보다보다 안전안전

⇒ ⇒ 갱도유지비갱도유지비 감소감소

☞☞ 광체광체 전체를전체를 채광채광 ((광주광주 불필요불필요))

⇒ ⇒ 채수율증대채수율증대 ((고가의고가의 광체광체 경제적경제적))

DrillDrill 종류종류

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천공천공천공천공

•• 동력동력 : : 공압식공압식 / / 유압식유압식

-- stoperstoper ((상향천공상향천공))

-- sinker (sinker (하향천공하향천공))

-- drifter (drifter (수평천공수평천공) )

-- jumbojumbo drilldrill

암종별암종별 천공천공 성능성능

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•• 갱도발파갱도발파

-- 심빼기심빼기

☞☞ 경사공경사공 발파발파 (V cut)(V cut) : : 발파효율발파효율

☞☞ 수평공수평공 발파발파 (burn cut) : (burn cut) : 굴진심도굴진심도

갱도갱도 발파발파

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굴진굴진 작업작업 순서순서

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세계적인세계적인 초기지압의초기지압의 분포현황분포현황 (Brown & (Brown & HoekHoek, 1978), 1978)

a) a) 수직응력수직응력a) a) 수직응력수직응력 b) b) 측압계수측압계수b) b) 측압계수측압계수

지보지보

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지보지보 종류종류지보지보 종류종류

•• 목재목재 및및 철재지보철재지보

•• rock boltrock bolt

•• shotcreteshotcrete 및및 concreteconcrete

•• timber timber stullstull / pillar / pillar

•• 충전충전 / square set timber/ square set timber

•• 유압식유압식 지보지보

지보지보 종류종류

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적재원리적재원리적재원리적재원리

•• shovel (lift)shovel (lift)

•• backhoe / drag lines (pull/teeth backhoe / drag lines (pull/teeth 와와 bucketbucket 자중자중))

•• clamshell (topclamshell (top down)down)

•• slusherslusher/ scraper (pull)/ scraper (pull)

적재적재 및및 운반운반

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적재방법적재방법적재방법적재방법

•• hoisting / swinging (B)hoisting / swinging (B)

•• overhead cast (C)overhead cast (C)

•• gathering / conveyance (D)gathering / conveyance (D)

•• scraper / scraper / 자중자중 (E)(E)

•• LoadLoad--HaulHaul--Dump(LHD) (F)Dump(LHD) (F)

적재적재 및및 운반운반

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•• LoadLoad--HaulHaul--Dump(LHD) (F)Dump(LHD) (F)

자재자재 및및 인원인원 운반운반

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PermeabilityPermeabilityPermeabilityPermeability

Drawdown Drawdown ZoneZone

Drawdown Drawdown ZoneZone

•• drawdraw down curvedown curve

-- 높은높은 투수도투수도 : shallow: shallow

-- 낮은낮은 투수고투수고 : steep: steep

•• 투수도가투수도가 과도하게과도하게 높은높은 지역지역

⇒grouting⇒grouting이이 필요필요

⇒⇒보안광주보안광주 필요필요

•• 광산이광산이 확장될수록확장될수록 DZ DZ 증가증가

•• 지표부근에서지표부근에서 물을물을 포집포집

⇒ ⇒ 광산외부로광산외부로 배출배출

배수배수

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⇒ ⇒ 광산외부로광산외부로 배출배출

∵ ∵ 배수경비를배수경비를 낮춤낮춤

ditchditch //sumpsumpditchditch //sumpsump

•• 수평갱에서수평갱에서 배수구배수구 (C)(C)

⇒ ⇒ 펌핑장펌핑장/sump/sump로로 포집포집

⇒ ⇒ 범람시범람시 운방갱도에운방갱도에 피해피해

•• Sump (D)Sump (D)

⇒ ⇒ 퇴적물퇴적물 처리처리 / / 정화정화

⇒⇒ 펌프장과펌프장과 동시동시 운영운영

PumpPumpPumpPump •• suction type (E)suction type (E)

•• headhead type (F)type (F)

통기통기문제문제통기통기문제문제

통기통기방식방식통기통기방식방식

•• 발파가스발파가스

•• 방사능방사능 배출배출

•• 독가스독가스

•• 산소결핍산소결핍

•• 작업환경조건작업환경조건((온도온도, , 습도습도))

•• 분진분진

•• 매연매연 등등

•• 자연통기자연통기 / / 강제강제((기계기계))통기통기

•• 국부통기국부통기 / / 전체통기전체통기((중앙집중식중앙집중식))

통기통기

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자연자연통기통기자연자연통기통기

•• 외기온도가외기온도가 낮으면낮으면

☞☞ aditadit를를 통해통해 유입유입 ⇒ ⇒ 더워진더워진 공기공기 상승상승

⇒ ⇒ raiseraise를를 통해통해 배출배출

•• 외기온도가외기온도가 높으면높으면

☞☞ 반대현상반대현상

•• 송기식송기식 (blowing: C, a)(blowing: C, a)

☞☞ : : 입기부입기부 신선한신선한 공기쪽공기쪽 위치위치

•• 배기식배기식 (exhaust: (exhaust: C,bC,b))

☞☞ : : 발파가스발파가스 신속히신속히 배출배출

강제강제통기통기강제강제통기통기

주방식주방식(Room(Room & Pillar)& Pillar) 채광채광

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•• 적용조건적용조건

-- 광체와광체와 상하반이상하반이 강할강할 것것

-- 55°°이하의이하의 경사가경사가 기계화에기계화에유리유리

-- 광체의광체의 폭이폭이 너무너무 두껍지두껍지 않않을을 것것

-- 광체에광체에 작용하는작용하는 지압이지압이 크지크지않을않을 것것

•• 장점장점

-- 생산량이생산량이 일정일정 ((전진전진//후퇴후퇴) )

-- 출광량조절이출광량조절이 용이용이

-- 작업이작업이 능률적능률적

-- 충전이충전이 불필요불필요

••단점단점

-- 잔주회수율이잔주회수율이 불량하고불량하고 위험위험

-- 채수율이채수율이 불량불량

-- 작업장이작업장이 산재산재

갱도유지비갱도유지비 증가증가 및및 능율저하능율저하

•• 완경사완경사 채굴법으로채굴법으로 채굴적의채굴적의 충전여부충전여부,, 채굴면의채굴면의층후의층후의 방향방향, , 지압의지압의 강약강약 등으로등으로 여러여러 형태로형태로 분류분류

-- 무충전무충전 장벽법장벽법, , 충전충전 장벽법장벽법 ((폐석폐석 //모래모래))

-- 지압조절장벽법지압조절장벽법, , 위경사위경사 장벽법장벽법

-- 11단단 장벽장벽, , 다단장벽다단장벽

장벽식장벽식 채탄채탄

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•• 장점장점

-- 기계화가기계화가 용이용이 대량생산이대량생산이 가능가능

-- 생산량에생산량에 비해비해 소요갱도가소요갱도가 적어적어 굴진비굴진비 및및 유지비가유지비가 적음적음

-- 통기가통기가 용이용이

•• 단점단점

-- 사고나사고나 고장시고장시 출광량이출광량이 급감급감

-- 광황이나광황이나 단층단층 등등 구조구조 변동시변동시 작업장의작업장의 이동이이동이 불가피불가피

-- 개발전에개발전에 충분한충분한 광황변화상황의광황변화상황의 조사가조사가 필수적필수적

장벽식장벽식 채광채광

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중단채광법중단채광법

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•• 적용조건적용조건 및및 방법방법

-- 층후층후 33--5m 5m 정도의정도의 너무너무 두꺼지두꺼지 않은않은4545--6060도도 이상의이상의 급경사급경사 광체광체

-- 광체가광체가 약하고약하고 상하반상하반 견고견고

-- 층후층후 50m50m 이상의이상의 완경사나완경사나 수평층수평층

-- 주운반주운반 50m, 50m, 중단중단 1010--15m, 15m,

-- LevelLevel간간 raise raise 굴착굴착

•• 장점장점

-- 대량생산이대량생산이 가능하고가능하고 집약적집약적

-- 채굴비채굴비 저렴저렴

-- 출광량을출광량을 임의로임의로 조절조절 가능가능

-- 통기가통기가 양호양호, , 운반이운반이 용이용이

•• 단점단점

-- 채굴준비채굴준비 작업이작업이 복잡복잡, , 박층은박층은 비경제적비경제적

-- 선택채굴이선택채굴이 불가능불가능

-- 폐석의폐석의 혼입률이혼입률이 높다높다

-- 대괴방지대괴방지 곤란곤란 / / 채굴적이채굴적이 대공동화대공동화

기타채광법기타채광법_1_1

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•• 적용조건적용조건 및및 방법방법

-- 맥폭맥폭 1m1m 이상이상 5050도도 이상의이상의 급경사급경사 광체광체

-- 상하반이상하반이 비교적비교적 견고견고

-- 파쇄광석이파쇄광석이 재결합하지재결합하지 않고않고,, 표면이표면이 평평활하여활하여 서로서로 걸리지걸리지 않아야않아야 함함

-- 파쇄된파쇄된 광석이광석이 산화나산화나 유화작용이유화작용이 심한심한광석은광석은 곤란곤란

-- 상향식상향식 채굴채굴((채굴광체를채굴광체를 발판발판))

-- 채굴광석용적채굴광석용적 증대증대(160%)(160%)--> > 슈트로슈트로 반출반출

-- 채굴적채굴적 --> > 무충전무충전

•• 장점장점

-- 개갱개갱 및및 채굴준비채굴준비 작업이작업이 비교적비교적 간단간단

-- 지보가지보가 불필요불필요, , 채굴비채굴비 저렴저렴

-- 막장운반막장운반 장비가장비가 불필요불필요

•• 단점단점

-- 폐석의폐석의 혼입으로혼입으로 품위저하품위저하 //파쇄광석의파쇄광석의 완전완전반출이반출이 어려움어려움

-- 선택채굴이선택채굴이 곤란곤란

-- 작업장에서작업장에서 선별이선별이 불가능불가능

-- 슈트슈트 폐쇄우려폐쇄우려 --> > 입도조절이입도조절이 필요필요

•• 충전물충전물

-- 폐석폐석

-- 광미광미

-- 모래모래 및및 자갈자갈

••충전방법충전방법

-- 수력충전수력충전

-- 중력충전중력충전

-- 기계식기계식 및및 공기충전법공기충전법

기타채광법기타채광법--22

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•• 적용조건적용조건 및및 방법방법

-- 광체가광체가 4545도도 이상의이상의 급경사급경사 광체광체

-- 채굴비채굴비((충전포함충전포함))가가 고가이므로고가이므로

비교적비교적 고품위고품위 광체광체

-- 충전재의충전재의 구득이구득이 용이용이

-- 상하반상하반 연약연약//광체광체 취약취약 --> > 공간유지가공간유지가곤란곤란 채굴적을채굴적을 바로바로 충전충전

-- 상향수평분층법상향수평분층법 / / 하향수평분층법하향수평분층법

•• 장점장점

-- 채굴적이채굴적이 완전완전 유지유지

-- 채수율이채수율이 높다높다

-- 누기방지로누기방지로 통기절약통기절약/ / 폐석처리폐석처리

•• 단점단점

-- 충전비용의충전비용의 부담으로부담으로 채굴비가채굴비가 증가증가

-- 작업개소의작업개소의 증가가증가가 어렵고어렵고, , 채굴능률이채굴능률이 제한제한

-- 충전재충전재 구득이구득이 어렵다어렵다

BlockBlockCavingCavingBlockBlockCavingCaving

•• 광체채광시광체채광시 ⇒⇒ 상부지표상부지표 붕락붕락

•• angle of break / subsidenceangle of break / subsidence angleangle

•• 침하각침하각 4545°°까지까지 관찰관찰

사면사면파괴파괴사면사면파괴파괴

•• 대규모대규모 광산의광산의 사면사면 암석암석 :: 단층이나단층이나

불연속면불연속면, , 풍화풍화 등의등의 영향영향 (D)(D)

☞☞ 파쇄되어파쇄되어 연약연약

☞☞ 원호파괴원호파괴 발생발생 ⇒⇒ 토질역학토질역학 도입도입

지표침하지표침하

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•• 대책대책 : :

☞☞ 가장가장 보편적인보편적인 방법방법 ⇒ ⇒ 경사완화경사완화

대책대책대책대책•• 광주광주 및및 목재지보목재지보 (E) (E) ☞☞ 일시적일시적

☞☞ 목재목재 지보지보 ⇒ ⇒ 부식부식

☞☞ 광주광주 ⇒ Creep ⇒ Creep 특성특성

•• 모래모래 및및 폐석폐석 충전충전 (F) (F) ☞☞ 항구적항구적

지표침하지표침하영향요소영향요소지표침하지표침하영향요소영향요소

•• 채굴심도채굴심도

•• 채굴면적채굴면적

•• 광체의광체의 두께두께

•• 지반강도지반강도, , 지질지질 및및 지질구조지질구조

•• 지하수지하수 등등

•• BCC (British Coal Council)BCC (British Coal Council)

•• 폭폭//심도심도 < 0.25 : < 0.25 : 지표침하지표침하 무시무시

•• 폭폭//심도심도=1.3 : =1.3 : 채굴광체채굴광체 두께의두께의

90% 90% 까지까지 발생발생

지표침하지표침하

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지표침하지표침하지표침하지표침하 90% 90% 까지까지 발생발생

••최대지표침하최대지표침하 ☞☞채굴적채굴적 중앙중앙

•• 침하면적침하면적 ☞☞ 채굴적보다채굴적보다 크게크게 (A)(A)

⇒ ⇒ 지표침하각과지표침하각과 공동의공동의 폭에폭에 좌우좌우

•• 침하각은침하각은 일반적으로일반적으로 2525°°로로 계산계산

(35(35°°까지도까지도 관찰관찰))

•• 광체가광체가 경사진경사진 경우경우

☞☞ 심도가심도가 더더 깊은깊은 광체의광체의 끝부분에서끝부분에서침하각이침하각이 크다크다

노천채굴노천채굴 방식방식노천채굴노천채굴 방식방식 •• 계단식계단식 채광법채광법 (bench(bench cut method)cut method)

•• 경사면경사면 채광법채광법 (slope cut method)(slope cut method)

•• gloryglory hole hole 채광법채광법

계단식계단식 채광법채광법계단식계단식 채광법채광법 GloryGlory hole hole 채광법채광법GloryGlory hole hole 채광법채광법

노천채광법의노천채광법의 분류분류

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자연자연 및및 지질적지질적 요소요소자연자연 및및 지질적지질적 요소요소

•• 광체광체의광체광체의 형태와형태와 품위품위, ,

•• 지하수조건지하수조건, ,

•• 지형지형

•• 금속학적금속학적 특성특성

•• 기후기후

•• 부지의부지의 환경환경 변수변수 들들

경제적경제적 요소요소경제적경제적 요소요소

•• 광물의광물의 품위품위

•• 광물의광물의 양양

•• 박토율박토율

•• cutoff cutoff 품위품위 ((폐기폐기 품위품위))

•• 운영비운영비

•• 투자비투자비

•• 요구되는요구되는 이익율이익율

초기초기 계획단계계획단계 고려사항고려사항

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•• 요구되는요구되는 이익율이익율

•• 생산속도생산속도

•• 선광선광 및및 제련제련 비용비용

•• 시장조건시장조건

기술적인기술적인 요소요소기술적인기술적인 요소요소

•• 장비장비

•• 채광장채광장 사면각사면각

•• 벤치벤치 높이높이

•• 도로경사도로경사

•• 운반방법의운반방법의 선택선택

•• 채광장의채광장의 경계경계

c 전체 폭

c 전체 높이광산의 경계광산의 경계

c 벤치 높이

c overall pit 각도

c 벤치 폭벤치자료벤치자료

c 톤당 판매가

c 톤당 생산비광물자료광물자료

입력자료입력자료

PitPit의의 최적화최적화

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c 밀도광물자료광물자료

c 폐석처리비용

c 발파경비

c 비채광경비기타자료기타자료

출력자료출력자료cc net pit net pit 가치가치

cc 광물광물 생산량생산량

cc 폐석처리량폐석처리량

cc stripping ratio stripping ratio

cc 이익이익

NetNet pit valuepit value 생산량생산량 변화율변화율

stripping ratiostripping ratio

최적 개발 심도: 100 – 150m최적 개발 심도: 100 – 150m

노천채광법노천채광법((일반채석일반채석))

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노천채광법노천채광법((석재채석석재채석))

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용어용어용어용어•• benchbench 높이높이 ::천공장비천공장비, , 적재적재 및및 운반장비의운반장비의 성능에성능에 좌우좌우

•• benchbench 폭폭 : : 운반운반 및및 적재적재 장비의장비의 규모와규모와 적재적재 공간을공간을 고려고려

•• benchbench face angleface angle

•• overall angleoverall angle

•• interrampinterramp angle angle

노천채광노천채광((계단식계단식))

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채광채광 순서순서채광채광 순서순서•• 광체광체 및및 암반의암반의 특성의특성의 조사를조사를 통해통해 사면의사면의 최대최대 안정각안정각 결정결정

•• 광체확인후광체확인후(A) (A)

•• overburdenoverburden을을 strippingstripping (B) (B)

☞☞ 차후차후 작업방해작업방해 고려고려 폐석처리폐석처리

•• 계단식계단식 채광법채광법 적용적용 (B(B--F) F)

광산의광산의 한계한계 : stripping: stripping ratio(ratio(광체에광체에 대한대한 폐석의폐석의 비비), ), 운반운반 및및

암반의암반의 특성특성 등을등을 고려한고려한 경제성경제성 파악파악

☞☞ 광체의광체의 가격에가격에 좌우좌우

노천채광노천채광((계단식계단식))

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채광채광순서순서채광채광순서순서

•• 층상의층상의 광상광상 ☞☞ 상부상부 피복층피복층(overburden)(overburden)을을 srippingsripping하여하여 제거후제거후 광체를광체를 채광채광

•• 노출된노출된 광체를광체를 채광함으로써채광함으로써 연속적인연속적인 작업이작업이 수행수행

☞☞ 폐석폐석 : stripping: stripping shovel shovel 또는또는 draglinesdraglines에에 의해의해 기채광된기채광된 지역으로지역으로 이동이동

☞☞ 광체광체 : shovel: shovel을을 이용이용 채광채광

••여러여러 형태의형태의 채광설계가채광설계가 사용됨사용됨

☞☞ 광체의광체의 크키와크키와 모양모양, , 채굴장비의채굴장비의 규모와규모와 형태형태, , 운반장비의운반장비의 형태에형태에 좌우좌우

☞☞ 일반적으로일반적으로 운반을운반을 위해위해 철도와철도와 트럭트럭 이용이용

노천채광노천채광(stripping)(stripping)

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노천채광노천채광((HaulbackHaulback 채광채광 ))

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본선본선 선적선적

저탄저탄Barge Barge 선적선적

항만시설항만시설

Pit(Pit(채탄장채탄장))

파쇄시설파쇄시설발발 파파폐석처리폐석처리석탄생산석탄생산

50mm 50mm 이하이하

노천채광노천채광 생산공정생산공정

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본선본선 선적선적

외항외항

항만시설항만시설파쇄파쇄

노천채광노천채광 시설배치예시설배치예

((utahutah Bingham canyon Bingham canyon 광산광산))

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•• 노천발파노천발파 ((계단식발파계단식발파))

☞☞ 단발단발((段發段發))발파발파((지발발파지발발파))

MSMS발파발파/DS/DS발파발파

☞☞ 제발발파제발발파

※ ※ 최소저항선최소저항선(burden), (burden),

누두공누두공, , 누두지수누두지수(R/W), (R/W), 표준장약표준장약

발파발파

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노천 발파노천 발파

지반진동

증 가

지반진동

증 가

사면안정

문 제

사면안정

문 제

발파효율

저 하

발파효율

저 하

경 제 성

문 제

경 제 성

문 제

발파발파

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적재장비적재장비

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Operation Units

Cost

ROTO NORTH ROTO MIDDLE ROTO SOUTH

Drilling$ 0.61 / ton $ 0.39 / ton $ 0.52 / ton

3 % 4 % 5 %

Blasting$ 0.84 / ton $ 0.39 / ton $ 0.84 / ton

4 % 7 % 5 %

Loading$ 4.51 / ton $ 1.74 / ton $ 2.65 / ton

23 % 22 % 23 %

$ 10.27 / ton $ 3.97 / ton $ 6.05 / ton

채광경비채광경비 비교비교((운반운반))

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운반경비가운반경비가 전체전체 생산생산 경비의경비의 50% 50% 정도를정도를 차지차지운반경비가운반경비가 전체전체 생산생산 경비의경비의 50% 50% 정도를정도를 차지차지

Haulage$ 10.27 / ton $ 3.97 / ton $ 6.05 / ton

53 % 51 % 51 %

General Services

$ 3.24 / ton $ 1.25 / ton $ 1.91 / ton

17 % 16 % 16 %

Total$ 19.48 / ton $ 7.74 / ton $ 11.97 / ton

100 % 100 % 100 %

NN

NN

NN

운반경로운반경로 최적화의최적화의 필요성필요성

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Truck Cycle TimeTruck Cycle Time

= = STL + LT + STL + LT + TLTL + STD + DT + + STD + DT + TETE + AD+ AD

* STL = spot time at loading area (turn)* STL = spot time at loading area (turn)

* LT = loading time* LT = loading time

* TL = travel time * TL = travel time

* STD = spot time at dump (turn)* STD = spot time at dump (turn)

* DT = dumping time* DT = dumping time

* TE = travel time (empty) * TE = travel time (empty)

* AD = average delay (wait + delay) time* AD = average delay (wait + delay) time

운반경로운반경로 최적화최적화

Travel Time Travel Time 단축단축

트럭트럭 싸이클싸이클 단축단축

장비운영비장비운영비 절감절감

NN

운반운반

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현장의현장의 문제점문제점

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Prediction of slope performance has now replaced the mineral resource models as the greatest risk factor due mainly to the lack of sufficient geotechnical data.

Groundwater understanding and predictive modeling has also become an increasingly important risk factor in mine design. (Steffen, 2007)

Prediction of slope performance has now replaced the mineral resource models as the greatest risk factor due mainly to the lack of sufficient geotechnical data.

Groundwater understanding and predictive modeling has also become an increasingly important risk factor in mine design. (Steffen, 2007)

사면안정성

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사면안정성

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지표수지표수 고임예측고임예측 집중도집중도 분석분석

배수시스템배수시스템

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빗물빗물 흐름방향흐름방향 집수구역집수구역 분석분석

감사합니다감사합니다

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