복구되지 않은 폐광산 광미에 의한 산성광산매수가 문제를 일으킬수 있는 기간에 대하여 column 실험에 의한 모델링을 통하여 규명하였고, 이러한 문제를 해결하고자 석회석을 이용한 경제적이고도 환경 친화적인 기술을 제시하였다. 이 방법은 원천적으로 중금속이 침출 수나 유입 수에 미 반응하여 영구히 안정상태를 유지하는 것인데, 석회석을 주 혼화재로 하여 석회석과 광미를 교차로 적층하는 복구기술이다. 이렇게 석회석으로 복구하면 국내에 대량으로 부존되어 있는 거 품위 석회석 자원을 활용할 수 있어 경제적일 뿐만 아니라 환경 친화적이다.
우리나라 석회석 광산 대부분은 광상의 부존조건, 채광실수율, 안전조업, 경제성 등을 고려하여 노천채굴 방식을 채택하고 있으나, 광산개발 과정에 따른 진입로 확보, 발파 및 장비굴착, 암석의 파쇄 및 분쇄, 운반, 선광 등으로 인한 먼지의 날림, 소음, 진동, 폐석사면 붕괴에 의한 농경지 훼손 등의 광해를 발생시켜 환경적인 문제를 유발시키고 있다. 본 연구에서는 석회석 노천채굴 작업에 따른 주변의 환경피해 최소화와 광해에 따른 경제적 손실을 감소시키기 위해 현장 시공과정에서 체험하였던 광해저감 방법들을 제시하였다.
본 연구는 강원도 삼척시 소재의 삼도 석회석광산에서 발생한 채굴공동 상부의 대규모 지반침하지를 대상으로 그 발생원인을 규명하는데 있다. 현장에서 채광, 측량도면 및 지질도 등을 토대로 지반침하지 인근의 갱도 및 산사면 붕괴지에 대한 지질조사 및 전기비저항탐사를 수행하였으며, 그 결과들로부터 지질공학적 평가를 수행하고 다양한 경험식과 수치해석 방법에 의해 지반침하의 원인을 분석하였다. 해석 결과로부터 다양한 불연속면이 발달한 불안정한 지반 내에서 채굴공동의 폭이 넓고 불규칙한 Pillar 설치로 인하여 오랜 기간 동안 채굴적 천단부 및 Pillar가 점진적으로 이완되면서 지반응력의 증가로 단층면을 따라 붕락되어 지반침하가 발생된 것으로 판단된다.
지반침하가 발생한 두 곳의 석회석 광산 지역에서 전기비저항 탐사를 수행하여 침하 원인과 향후 위험지역을 추정하고자 하였으며, 해석의 한계성을 극복하기 위해 암반공학적 해석을 수행하여 광산 개발과의 연계성을 검토하고자 하였다. 연구지역은 점토와 모래질 토층의 석회석 광산 인근 지대(연구지역 1)와 석회석 광산과의 연관성이 예측되는 채굴적 상부 지대(연구지역 2)를 대상으로 하였다. 연구지역 1, 2의 2차원 전기비저항 탐사 결과, 침하 발생 위치 하부에서 각각 70 ~ 120 ohm-m, 20 ~ 50 ohm-m의 상대적으로 저비저항 이상대가 확인되었다. 연구지역 1은 2차원 전기비저항 단면을 파악하여 3차원 역산 해석을 통해 지반침하의 가능성을 확인하였다. 연구지역 2는 침하가 발생하고 이상대가 관찰된 측선 7번에 대하여 암반공학적 안정성 해석을 실시하고, 침하의 원인과 향후 침하 발생 가능성을 확인하였다.
The metals contamination of farmland soil nearby abandoned metal mine was serious problem in Korea. Stabilization of contaminated soil was reported using various stabilizers. Application of limestone and steel refining slag was reported as effective stabilizers in the stabilization of metals. The batch studies confirmed that the mixture of limestone and steel refining slag was suitable for stabilization of metals in contaminated soil. The limestone and steel refining slag mixture (2 : 1 and 3 : 2) were used in column studies and it was confirmed that the stabilizers effectively stabilized heavy metals in contaminated soil. The pH of the soil was increased with the addition of stabilizers. Total leached concentration of metals from the column study was reduced 44, 17, and 93% in comparison to the control at arsenic, cadmium and copper, respectively. The sequential extraction studies showed that the exchangeable fraction was changed into carbonate bound fraction (Cd and Cu) and Fe-Mn oxide bound fraction (As). Based on the results we confirmed that 2:1 ratio of limestone and steel refining slag effectively stabilizes the heavy metals. The mixed treatment of lime stone with steel refining slag would be an effective and feasible method for controlling metals leaching in contaminated soil.
Songgwang lead zinc mine is located in about 12km to the north-east of Jeonju City. Geology of the mine and its visinity is consisted of Jeonju series belonged to so-called Okcheon system, Seodaesan tuff formation, Silla series, and the quartz porphyry intruded into these formations. Jeonju series comprising 3 formations; that is, of Sadaeri, Sindong, and Girinbong. Jeonju series is generally distributed in southern part of the area, striking NNW, and diping NE $30^{\circ}$, or NW $30^{\circ}$. It is deformed to form synclinorium and anticlinorium plunging to the north with low angle. In the northern part of the area, Jeonju series was cut by Sinpeongri-fault of NEE direction near Sinpeongri. In the north side of the fault, it is overturned and shows NEE or NWW strikes and NW $60^{\circ}$ dips. At the west of Songgwangri, it is cut by 3 thrusts; the two are almost parallel each other, and the third oneis manifested by the fact that the lower black shale zone thrusted over the upper limestone. Songgwangri thrust, so named, is a post-mineral fault and its plane represents a premineral slip plane. Enrichment of are took place along the bedding plane or fissure parallel to it, as seen in adit No. 1 or No. 2 along the floor of the thrust, and along the sheared zone or the brecciated zone oblique to the plane near the thrust in crystalline limestone of Sindong formation as observed in the underground levels of inclined slope. Ore minerals are chiefly zincblende, galena, pyrrhotite, arsenopyrite, acompanied pyrite and chalcopyrite, and contain Au and Ag. In earlier stage of mineralization, the limestone was recrystalized, and sulphide minerals were enriched in the· permiable zone said above by pyrometasomatism, and in later stage the limestone was affected chloritization and sericitization. However hydrothermal replacement was weak, so that enrichment did not took place. It seems that minerallizing materials came up through the premineral slip plane and injected, and replaced the limestone in permiable zone said above with sulphide are minerals. Then Songgwangri thrust took place and, the lower black shale zone thrusted upon crystalline limestone.
Soil aggregation begins with flocculation of clay particles triggered by interfacial reactions of polyvalent cation such as Ca2+ and Fe3+, and they are also known as important elements to control the mobility of arsenic in soil environment. The objective of this study was to investigate the feasibility of CMDS (coal mine drainage sludge) for soil loss reduction and stabilization of arsenic-contaminated soil in a 37% sloped farmland under rainfall simulation. The amount of soil loss decreased by 43% when CMDS was applied, and this result was not significantly different from the case of limestone application, which yielded 46% decrease of soil loss. However, the relative amount of dispersed clay particles in the sediment CMDS-applied soil was 10% lower than that of limestone-applied soil, suggesting CMDS is more effective than limestone in inducing soil aggregation. The concentrations of bioavailable arsenic in CMDS amended soil decreased by 46%~78%, which was lower than the amount in limestone amended soil. Therefore, CMDS can be used as an effective amendment material to reduce soil loss and stabilize arsenic in sloped farmland areas.
The Second Yeon Hwa Mine which belongs to a so called Lead-Zines Belt Area in the central east Korea is located at about 10 km northeast of the Seogpo railway station on Yeongdong Line. The exploitation of the mine started in June, 1969 and furnished the machinary ore dressing plant in November, 1971. The current monthly production of rude ore is 15,000 meteric tons. The results of the study on the lead-zinc-copper deposits of the Second Yeonhwa mine are summerized as follows: (1) main ore deposits of the mine are localized in the Pungchon Limestion formation of Cambrian age, (2) related ingneous rock with ore deposits is granite porphyry, which distributed in NS and $N50^{\circ}W$ trend, (3) ore solution ascended along the $N50^{\circ}W$ trend which represents folding axis and fault plane and mineralized selectively in the limestone formation. (4) high grade ore deposits are localized in concave and convex boundaries of granite porphyry, and hanging walls of shale bed ($P_2S$ shale bed) in Pungchon Limestone formation and (5) skarn minerals are consisted of garnet, hedenbergite, diopside, and sulfide minerals are composed of zincblenede, galena, phyrhotite, pyrite and some amount of chalcopyrite and arsenopyrite.
최근 환경문제 및 법적규제의 강화로 광산의 개발이 노천채광에서 갱내채광으로 전환됨에 따라 지하채굴 공동의 안정성이 광산의 운영 및 생산성 부분에서 최대 관심사로 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 갱내채광 설계와 안정성 평가의 입력 자료로 활용하기 위해 지질조사, 불연속면 조사, 실내 암석실험, 암반분류를 수행하였으며, 암반분류 결과를 이용하여 무지보로 안정을 유지할 수 있는 채굴 공동과 광주의 규격을 결정하였다. 또한, 경험적 방법(stability graph, 한계 공동폭 곡선)과 3차원 수치해석을 통하여 지하채굴 공동의 안정성을 평가하였다.
본 연구는 중성의 pH 조건에서 Fe, Mn, As이 포함된 복합오염수를 배출하는 광산배수의 수질특성을 모니터링하였다. 침출수를 처리하기 위해 모래와 석회석으로 이루어진 수직흐름반응조(VFR, Vertical Flow Reactor)와 제강슬래그와 석회석을 적용한 반응조(ZMR)로 구성된 현장파일럿 장치를 설치하여 약 6개월간 운영하였다. 광산배수 내 존재하는 Fe, Mn, As에 대한 현장파일럿 장치의 처리효율을 평가하였다. 중성의 알칼리 수질특성을 가진 D광산 침출수에 VFR와 ZMR 공정을 적용한 결과, pH와 알칼리도가 효과적으로 상승하여 Fe과 As가 99%이상 제거되었으며 Mn은 98%이상 제거하여 복합오염물질 처리가 가능함을 확인하였다. 본 연구결과를 통해 Fe, As, Mn이 포함된 소규모 광산배수에 자연정화기반의 공법이 적용가능함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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