복잡한 지질조건에서의 채광과 대수층의 상호작용과 그 관리에 관한 연구

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9462(2023) 이 기사 인용

측정항목 세부정보

다양한 표토 지층 조건에서 채광과 지표수 또는 대수층 시스템의 상호 작용은 지속 가능한 채광 관행의 가장 중요한 측면 중 하나이며, 이는 물 손실 또는 개구부로의 물 유입을 초래할 수 있습니다. 본 논문에서는 사례 연구를 통해 복잡한 지층 조건에서 이러한 현상을 조사하고, 장벽 채광이 중첩 대수층에 미치는 영향을 최소화하기 위한 새로운 채광 설계를 제안했습니다. 물이 풍부한 지역의 범위, 상층 암석 단위의 특성, 물 전도 균열대의 발달 높이를 포함하여 대수층의 잠재적 교란에 기여하는 다양한 요인이 확인되었습니다. 본 연구에서는 작업면에서 물 유입 위험이 발생하기 쉬운 두 영역을 식별하기 위해 과도 전자기 방식과 고밀도 3차원 전기 방식을 사용했습니다. 물이 풍부한 비정상 영역 1의 수직 범위는 지붕에서 45~60m 떨어져 있으며 면적은 3334m2입니다. 물이 풍부한 비정상 영역 2의 수직 범위는 지붕에서 30~60m 떨어져 있으며 면적은 약 2913m2입니다. 기반암 굴착법을 이용하여 기반암의 가장 얇은 부분의 두께가 약 60m, 가장 두꺼운 부분의 두께가 약 180m임을 확인하였다. 경험적 방법, 암석층 그룹에 기초한 이론적 예측, 현장 모니터링을 사용하여 채굴로 인한 골절대의 최대 높이는 42.64m였습니다. 종합하면 위험도가 높은 지역이 결정되었으며, 분석결과 물방지)기둥의 크기는 52.6m로 실제 채굴장에 설치된 안전물방지기둥보다 작은 것으로 나타났다. 연구 결론은 유사한 광산의 채굴에 대한 중요한 안전 지침의 중요성을 제공합니다.

수역 아래의 석탄 채광에는 지표수역 아래의 석탄 채광, 느슨한 대수층 수체 아래의 석탄 채광, 기반암 대수층 수체 아래의 석탄 채광이 포함됩니다1,2. 수역이 기반암 대수층인 경우, 기반암의 두께가 고르지 않고 작업면의 지붕이 대수층으로 덮여 있습니다. 기반암 두께가 얇은 위치에서는 작업면을 채굴한 후 형성된 균열대가 대수층으로 이어지면 물 유입 재해가 발생할 위험이 있습니다3,4,5,6.

기반암 작업면 대수층 아래의 안전한 채굴은 물이 풍부한 지역의 범위, 덮개암의 두께와 구조, 물 전도 균열대의 발달 높이와 같은 많은 요인에 의해 영향을 받습니다7,8 ,9,10,11,12,13. 많은 연구자들이 이론 및 실제 적용 분야에서 비교적 성숙한 연구를 수행하고 있습니다. 왕 외. 기계적 모델을 확립하여 다양한 광산 두께 조건에서 물 전도성 균열 영역의 높이를 예측했습니다. Li et al. 기계적 이론을 바탕으로 대수층에서의 안전한 채굴의 타당성을 예측 및 분석하고 물 유입 및 모래 파열 발생에 대한 임계 조건 및 예측 공식을 결정했습니다17,18. Chenet al. 유사한 재료를 통해 물 유입 및 모래 파열 재해의 실험 과정을 시뮬레이션하고 대수층에서 안전한 채굴을 위한 실행 가능한 제안을 제시했습니다19,20. 양빈 외. 수학적 모델을 통해 대수층 아래 지수 시스템과 광산 안전 사이의 복잡한 비선형 관계를 설명했습니다. 요약하면, 수많은 연구자들이 물 제어와 관련된 이론 및 기술의 현재 연구 상황에 대해 많은 분석을 수행했으며 몇 가지 중요한 연구 결과를 얻었습니다22,4,23,24. 위의 연구는 이론적으로 예측된 ​​작업 환경에서 안전한 채굴의 타당성 분석을 안내하는 데 중요한 역할을 했습니다.

복합암반대수층 하의 막장을 안전하게 채굴하기 위해서는 대수층과 기반암구조의 위험범위를 파악하고 막장 채굴 후 파쇄대의 발달 높이를 예측하는 것이 먼저 해결해야 할 핵심 과제이다. . 현재 광산 탐사의 지질학적, 수문학적 작업을 결정하는 주요 방법은 여전히 ​​현장 탐지 방법이며, 이는 시추 방법, 지구화학적 탐사 방법, 지구물리학적 탐사 방법(고밀도 저항률 포함)을 포함하여 가장 직접적이고 신뢰할 수 있는 방법이기도 합니다. 미진진법, 음파법), 수리지질학 실험 등 지구물리학적 탐사법을 활용해 지붕의 수분이 풍부한 지역의 범위를 파악하고, 천공법을 활용해 피복암의 두께와 구조를 파악한다. 복잡한 기반암 작업면의 대수층 아래에서 안전한 채굴의 타당성을 결정하기 위해 보다 직관적이고 정확할 수 있습니다.