균열암반의 수리역학적 특성을 고려한 갱내 채광 광산의 안정성 해석 :Stability Analysis of Underground Mines Considering the Hydro-Mechanical Characteristics of Fractured Rockmass

김동휘

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김동휘 (강원대학교, 강원대학교 대학원)

지도교수: 백환조

발행연도: 2021

저작권: 강원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수4

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2021

균열암반의 수리역학적 특성을 고려한 갱내 채광 광산의 안정성 해석

김동휘 자원공학과 2021.01 학위논문

2019

균열암반의 수리역학적 특성을 고려한 갱내채광 석회석 광산의 안정성 평가

김동휘 , 백환조 한국자원공학회지 2019.12 학술저널

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본 연구는 갱내 채광 광산을 대상으로 수리역학적 특성을 고려한 갱도 안정성 연구를 수행하였다. 최근 국내의 노천 채광 광산은 민원 및 환경문제 등으로 갱내 채광으로 전환됨에 따라, 갱도 안정성 및 지하수 출수문제가 발생하고 있다. 광산마다 지질조건, 광체의 특성, 초기응력, 수리학적 특성 등이 다양하기 때문에 암반공학적 특성과 수리지질학적 인자들이 갱도 안정성에 미치는 영향을 수치해석 하였다.
안정성 해석에 적용된 인자들의 수준이 변할 때 안전율과 변위에 미치는 영향을 분석하였다. 불연속면 특성, 초기응력, 갱도 크기 중 안전율에 영향을 미치는 유의수준 이상의 인자는 불연속면 크기, 측압계수, 불연속면 간극, 불연속면 밀도, 갱도 크기이다. 변위에 영향을 미치는 유의수준 이상의 인자는 측압계수, 불연속면 크기, 불연속면 간극, 불연속면 밀도, 갱도 크기, 수직강성으로 해석되었다. 간극수압을 적용한 경우 역학해석과 비교하여 안전율은 평균 23% 감소, 변위는 평균 25% 증가를 유발하여 불연속면 유효응력 및 전단강도의 중요 영향 인자로 평가된다. 연구대상광산의 입력 인자에 대한 민감도 분석 결과 안전율에 영향을 미치는 유의수준 이상의 인자는 불연속면 밀도, 불연속면 크기, 불연속면 간극으로 분석되었고 변위에 영향을 미치는 유의수준 이상의 인자는 불연속면 간극, 불연속면 크기, 불연속면 밀도, 수직강성으로 분석되어 갱도 안정성에 미치는 인자 분석 결과와 동일하였다.

In this study, the stability of an underground mine was evaluated considering the hydro-mechanical characteristics of the rockmass. Recently, mining methods have changed from open-pit mining to underground mining, which has led to an increase in environmental problems and civil complaint. The stability of adits and groundwater inflow in mines need to be reviewed. The effects of rock engineering characteristics and hydrogeology factors on the adit and pillar stability were analyzed because the geological conditions, ore properties, in-situ stress, and hydraulic properties vary from mine to mine.
When applied to stability analysis, change in the levels of factors, such as factors of safety and displacement, were analyzed. Factors with values above the significance level of the properties of discontinuities, in-situ stress and adit dimensions influences factors of safety were analyzed in terms of fracture size, lateral pressure ratio, fracture aperture, fracture intensity and adit dimension. The factors above the significance level influencing the displacement were analyzed as the lateral pressure ratio, fracture size, fracture aperture, fracture intensity, adit dimension and normal stiffness. In the case of pore water pressure, the factors of safety showed a 23% decrease and displacement 25% increase on average. The pore water pressure was identified as a significant factor that influenced the effective stress and shear strength of discontinuities.
The sensitivity analysis results for input factors of test bed mine for factors above the significance level that influenced the factors of safety were analyzed in terms of fracture intensity, fracture size and fracture aperture. The factors above the significance level that influences the displacement were fracture intensity, fracture size and fracture aperture fracture aperture, fracture size, fracture intensity and normal stiffness.

#갱내 채광 광산 #안정성 #불연속면 #간극수압 #안전율 #변위

초록 ⅰ
Ⅰ. 서론 1
1.1. 연구배경 1
1.2. 국내외 연구동향 2
1.3. 연구목적 및 방법 4
Ⅱ. 이론적 배경 5
2.1. 수리지질모델링 5
2.2. 안정성 해석 모델링 12
2.3. 불연속균열망(Discrete Fracture Network) 22
Ⅲ. 갱도 안정성에 영향을 미치는 인자 분석 29
3.1. 불연속면 상태 32
3.2. 불연속면 방향성 40
3.3. 불연속면 물성 42
3.4. 초기응력 50
3.5. 갱도 크기 53
3.6. 영향 인자 분석 결과 56
Ⅳ. 연구대상광산 59
4.1. 광산 개요 59
4.2. 광상 및 지질 개요 60
4.3. 사전 및 현장조사 62
Ⅴ. 갱내 유출수량 및 지하수위 분석 71
5.1. 광역 규모 수리해석 72
5.2. 국지 규모 수리해석 79
Ⅵ. 균열암반의 안정성 해석 87
6.1. 연구대상광산 안정성 평가 90
6.2. 갱도 최적설계안 도출 98
6.3. 연구대상광산 입력인자에 대한 민감도 분석 101
Ⅶ. 결론 116
참고문헌 118
Abstract 124

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