델파이방법을 이용한 암반분류법의 불연속면 거칠기 평가분류 정량화에 관한 연구

김병렬,이승중,최성웅,Kim, Byung-Ryeol,Lee, Seung-Joong,Choi, Sung-Oong 한국암반공학회 2015 터널과지하공간 Vol.25 No.2

본 연구에서는 설문조사 기법인 델파이 방법을 이용하여 RMR 분류법과 Q 분류법에 정성적인 지표로 제시되어 있는 불연속면의 거칠기 평가분류를 정량화하였다. 패널을 선정하고 웹상에 설문조사 사이트를 개설하여 불연속면의 거칠기에 대한 설문조사를 실시하였다. 총 3회의 걸쳐 설문조사를 수행하였으며, 설문조사에는 표준 프로파일과 몬테카를로 시뮬레이션 기법이 적용되어 표준 프로파일과 동일한 미소 평균거?각(Ai)을 갖는 프로파일을 이용하였다. 각 설문이 종료된 후에는 전체의 설문 결과를 배포하여 다음 설문 시에 전체의 의견과 자신의 의견을 비교하여 의사결정을 할 수 있도록 하였다. 설문 결과에 대하여 합의도와 수렴도를 나타내었으며, 설문조사가 회를 거듭할수록 합의도와 수렴도가 높아지는 경향을 보였다. 이에 3차 설문조사 결과를 일정한 합의의 수준에 도달하였다고 판단하고, 이를 이용하여 각 암반분류법의 거칠기 평가기준을 구분하고 분류의 범위를 정량화하였다. This paper describes a new quantitative process for evaluating the roughness of discontinuity, which is suggested as a qualitative criteria in RMR or Q-system. For this purpose, the Delphi method which is one of the surveying methods was introduced. The selected panels were asked to evaluate the roughness of discontinuities on the Web which was hosted by authors in advance. A total of 3 surveys were performed using JRCs suggested by Barton and Choubey as well as Ai generated by the Monte Carlo simulations. After each survey, the results were provided to all panels for comparing their decisions to others. As surveys proceeded, better consensus and convergence were achieved. With a good agreement of panels on roughness classification, the quantitative criteria for roughness of discontinuity in RMR and Q-system was established in this study.

채굴공동의 안정성 유지를 위한 채움재의 충전과 계측시스템 구축에 관한 기초연구

김병렬(Byung-Ryeol Kim),이승중(Seung-Joong Lee),최성웅(Sung-Oong Choi) 한국암반공학회 2019 터널과지하공간 Vol.29 No.6

지하 채굴공동의 충전은 채굴공동의 붕괴에 의한 지반침하의 근본적인 원인을 제거하여 광산지역의 장기적인 안정성을 확보할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 이러한 채굴공동의 효율적인 충전을 위해서는 계측을 함께 수행하여 충전효과와 채움재의 역학적인 특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 국내 지하광산의 안정성 유지를 위하여 광산채움재의 충전에 대한 기술수준을 검토하고, 광산채움재의 실시간 계측시스템을 구축하였다. 국내외 충전 및 계측사례를 조사하여 기술수준을 검토하고, 이를 기반으로 국내 지하광산에 적합한 계측기기와 항목을 산정하였으며, 효율적인 계측기기의 운영을 위하여 실시간 모니터링 프로그램을 개발하였다. 또한, 실시간 계측시스템의 현장적용성을 검토하기 위하여 광산채움재를 충전하고 계측을 수행하는 실물모형시험을 진행하였으며, 실물모형시험으로부터 계측된 결과를 분석하고, 국외의 충전 및 계측사례와 비교하였다. 이로 인해 본 연구에서 수행된 실물모형시험의 적합성을 확인하였으며, 실시간 계측시스템의 현장적용성이 확보된 것으로 판단하였다. To prevent possible accidents by surface subsidence, backfilling operation is known to be one of the most effective methods for ensuring the long-term ground stability because it can eliminate fundamentally the origin of underground mine opening collapse. Also, for effective backfilling of underground mine opening, it is necessary to keep monitoring of backfilled mine opening for analyzing several factors such as filling effect with change of backfill material and characteristics of backfill material. Therefore, in this study, a monitoring system which consists of measuring device and software program has developed to examine the performance of backfilling operation and verify to field applicability to underground mine. Sensors for measuring device have been selected through study of recent research papers and mock-up test has been performed to verify the system compliance. Also, monitoring result of the mock-up test compared to case studies in some countries. From monitoring result fo the mock-up test compared to case studies in some countries, consequently, it was concluded that the developed real-time monitoring system had ensured filed applicability in the underground mine.

채굴적에 의한 지반침하 사례 분석을 통한 침하발생 범위의 추정에 관한 연구

김병렬(Byung-Ryeol Kim),이승중(Seung-Joong Lee),최성웅(Sung-Oong Choi) 한국암반공학회 2013 터널과지하공간 Vol.23 No.1

폐광산에서의 지표침하의 영향범위를 추정하기 위하여 많이 적용되어 왔던 도식법은 수평탄층에서 흔히 발생하는 트러프형 침하의 영향범위를 추정하는데 그 적용성이 높은 것으로 알려져 왔다. 그러나 국내 광산의 광체들은 대부분 급경사이며, 침하 형태 또한 함몰형의 빈도가 상대적으로 높은 것으로 보고되고 있기 때문에, 국내 침하지에 도식법을 직접적으로 적용하는 것은 바람직하지 않다. 따라서 본 연구에서는 국내 폐광산 지역에서 발생한 총 163개의 지표침하 발생지에 대한 사례분석을 실시하여, 채굴적의 위치를 기준으로 광체의 경사방향 및 광체의 경사반대방향으로의 지표침하 발생범위를 규명하였다. 또한 이를 토대로 채굴적의 심도를 고려한 지표침하 발생범위에 대한 추정각을 산정하였으며, 기존의 도식법과의 비교분석 및 지표침하 발생 사례 적용분석을 통해 최종적으로 이 추정각의 범위를 제안하였다. Graphical method has been widely applied to the prediction of subsidence area, and is known to have advantages in analysis of trough subsidence which is common in horizontally seamed mine area. However, it is reported that most of the ore bodies in Korea are geologically inclined from sub-horizontal to steep, and therefore, the sinkhole subsidence is frequent in abandoned mine area. For these reasons, it is not to be desired that graphical method is applied for predicting the subsidence occurrence. This paper describes the results of subsidence zone prediction considering the dip direction and the opposite direction of inclined ore bodies from the case studies on the 163 subsidence occurrence regions. The results show also the assumed angle which can define the range of subsidence in the surface area. In conclusion, the limit of this angle is suggested after taking into account the comparison with graphical method and the application to the case histories.

델파이방법을 이용한 암반분류법의 불연속면 거칠기 평가분류 정량화에 관한 연구

김병렬(Byung-Ryeol Kim),이승중(Seung-Joong Lee),최성웅(Sung-Oong Choi) 한국암반공학회 2015 터널과지하공간 Vol.25 No.1

본 연구에서는 설문조사 기법인 델파이 방법을 이용하여 RMR 분류법과 Q 분류법에 정성적인 지표로 제시되어 있는 불연속면의 거칠기 평가분류를 정량화하였다. 패널을 선정하고 웹상에 설문조사 사이트를 개설하여 불연속면의 거칠기에 대한 설문조사를 실시하였다. 총 3회의 걸쳐 설문조사를 수행하였으며, 설문조사에는 표준 프로파일과 몬테카를로 시뮬레이션 기법이 적용되어 표준 프로파일과 동일한 미소 평균거칢각(Ai)을 갖는 프로파일을 이용하였다. 각 설문이 종료된 후에는 전체의 설문 결과를 배포하여 다음 설문 시에 전체의 의견과 자신의 의견을 비교하여 의사결정을 할 수 있도록 하였다. 설문 결과에 대하여 합의도와 수렴도를 나타내었으며, 설문조사가 회를 거듭할수록 합의도와 수렴도가 높아지는 경향을 보였다. 이에 3차 설문조사 결과를 일정한 합의의 수준에 도달하였다고 판단하고, 이를 이용하여 각 암반분류법의 거칠기 평가기준을 구분하고 분류의 범위를 정량화하였다. This paper describes a new quantitative process for evaluating the roughness of discontinuity, which is suggested as a qualitative criteria in RMR or Q-system. For this purpose, the Delphi method which is one of the surveying methods was introduced. The selected panels were asked to evaluate the roughness of discontinuities on the Web which was hosted by authors in advance. A total of 3 surveys were performed using JRCs suggested by Barton and Choubey as well as Ai generated by the Monte Carlo simulations. After each survey, the results were provided to all panels for comparing their decisions to others. As surveys proceeded, better consensus and convergence were achieved. With a good agreement of panels on roughness classification, the quantitative criteria for roughness of discontinuity in RMR and Q-system was established in this study.

실측진동파형을 이용한 석회석 갱내채광장의 안정성 분석 연구

김병렬(Byung-Ryeol Kim),이승중(Seung-Joong Lee),최성웅(Sung-Oong Choi) 한국암반공학회 2018 터널과지하공간 Vol.28 No.5

본 연구에서는 갱내채광장의 발파현상을 보다 현실적으로 수치해석상에서 반영하기 위하여 현장에서의 발파를 통해 획득한 발파진동 파형을 발파지점의 진동속도로 변환하여 이를 동적수치해석의 입력 자료로 직접 활용하였다. 석회석 갱내채광장의 지질특성과 채광단계를 반영한 수치모델을 구성하였으며, 이를 바탕으로 동적수치해석을 수행하여 석회석 갱내광산의 발파작업이 채광장의 안정성에 미치는 영향을 분석하였다. 해석결과와 현장에서 계측된 발파진동의 비교를 통하여 실측발파진동의 적정성을 확인하였으며, 연속되는 채광작업은 응력의 교란에 의한 천반붕락 및 채굴공동 주변의 활동성 파괴영역의 발생을 야기할 수 있는 것으로 분석되었다. 이로부터 연구대상 광산에서의 안정적인 채광활동을 위해서는 추가적인 보강대책이 필요할 것으로 판단된다. For increase of reality in numerical analysis, a blasting vibration waveform obtained from field blast operations has been directly used for input parameters of dynamic analysis in the form of vibration velocity. A numerical model was built considering the geological characteristics of underground limestone opening as well as the mining stages in this opening, and the effect of blast operations on stability of underground limestone opening was investigated by dynamic numerical analysis. The adequacy of applying the real vibration waveform to dynamic analysis has been approved from the preliminary analysis, and the dynamic numerical analysis results show that the continuous mining operation can cause the collapse of roof in openings and the active yield zone around openings. Therefore, the additional reinforcements should be applied for ensuring the stability of underground limestone openings.

지반침하 발생지역에서의 절리군의 방향성과 침하발생 위치의 상관관계에 관한 연구

김병렬(Byung-Ryeol Kim),이승중(Seung-Joong Lee),최성웅(Sung-Oong Choi) 한국암반공학회 2013 터널과지하공간 Vol.23 No.5

채굴적에 의한 지표에서의 지반침하발생 위치를 추정함에 있어, 절리군은 필수적으로 고려되어야하는 요소 중의 하나인 바, 각 절리군의 역학적 특성과 이들이 채굴적 상부 암반에 분포하는 양상은 지반침하발생을 가속시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 침하발생 범위의 추정에 관한 선행연구의 근거자료로 이용된 자료 중 절리군의 방향성에 대한 조사정보의 신뢰성이 비교적 양호한 자료들을 선별하여 절리군의 방향성을 중심으로 지반침하 발생위치와의 상관관계를 재검토하였으며, 추정각과 침하 지역에 분포하는 주절리군 J₁의 경사각을 비교하여 주절리군 J₁이 침하에 미치는 영향을 분석하였다. Joint sets should be considered as an influence factor, when location of subsidence zone by stopes is predicted. And the mechanical properties and distribution patterns of joint set above stopes may be affecting subsidence occurrence. In this study, therefore, the orientation of joint sets is reanalyzed with the data from the previous research on prediction of defining the subsidence zone. From a correlated analysis, the influence of major joint set(J₁) on subsidence location was analyzed by comparing the angle of assumption with the angle of major joint set(J₁).

폐광산 채움재와 암반 경계부의 전단 및 접합특성에 관한 기초 연구

김병렬(Byung-Ryeol Kim),이현우(Hyeon-woo Lee),김영진(Young-Jin Kim),조계홍(Kye-Hong Cho),최성웅(Sung-Oong Choi) 한국암반공학회 2021 터널과지하공간 Vol.31 No.6

국내외적으로 전기화의 가속으로 인해 전력수요가 급증됨에 따라, 석탄화력발전소의 수요가 늘어나고 있다. 석탄화력발전소는 경제적으로 많은 이점이 있지만, 대기오염물질 증가, 발전회의 매립 처분에 의한 오염 유발 가능성 등의 환경적인 문제를 수반하고 있다. 특히, 발전부산물인 발전회의 경우에는 재활용률이 70%에 그치고 있으며, 나머지는 전량 매립되고 있다. 본 연구에서는 발전회의 재활용률을 증대시키고 지하에 위치하는 폐광산의 지반 안정성을 확보하기 위하여, 발전회를 폐광산 채움재로 이용하여 지하 폐광산의 채굴 공동을 충전하는 방안에 대한 기초연구를 수행하였다. 암반과 폐광산 채움재의 접합부에서 상호작용에 의한 충전 및 지반보강 효과를 분석하기 위하여, 다양한 거칠기를 갖는 절리면 모사시료를 제작하여 접합강도 시험과 직접 전단시험을 수행하고 이에 대한 통계분석을 수행하여 절리면의 거칠기와 재령일에 따른 접합 및 전단거동 특성을 규명하였다. 또한 접합부 거동특성이 전산해석 기법을 이용한 지반안정성 분석에 미치는 영향을 검토하기 위하여 지하광산을 모델링하고 접합부 유무에 따른 거동특성을 비교하였다. As the demand for electric power increases with acceleration of electrification at home and abroad, the needs for coal-fired electrical power plant are accordingly increased. However, these coal-fired electrical power plants induce also many environmental problems such as increase of air pollutants, increase of possibility of land contamination by reclamation of coal ash, even though these power plants have a good economical efficiency. In case of a by-product of coal-fired electrical power plants, only 70% of them are recycled and the remaining 30% of by-product are fully buried in surrounding ground. Consequently, this study deals with coal ash backfilling mechanism in abandoned mine openings for the purposes of increasing the coal ash recycling rate as well as securing the mine area stability. In order to analyze the backfill and ground reinforcement by interaction between rock mass and backfills, the copying samples of discontinuous surface with different roughnesses were produced for bond strength tests and direct shear tests. And statistical analysis was also conducted to decide the characteristics of bond and shear behavior with joint roughness and their curing day. Numerical simulations were also analyzed for examining the effect of interface behavior on ground stability.

여굴 제어를 위한 입체사진측량기법 분석

김병렬 ( Byung-ryeol Kim ),정민수 ( Min-su Jeong ),진연호 ( Yeon-ho Jin ),최성웅 ( Sung-oong Choi ) 대한화약발파공학회 2018 화약발파 Vol.36 No.1

광체의 일부를 안전광주로 남겨둠으로써 채광장의 안정성을 유지하는 주방식 채광법이 갱내 석회석광산에 적용될 경우, 안전광주의 안전율과 광체의 채수율은 서로 상반될 수 밖에 없으며, 이에 대한 공학적 판단은 생산성과 안정성에 필수적인 요소이다. 본 연구에서는 현장조사를 통해 일반적인 발파패턴에 의한 굴진단면의 진행과정을 살펴봄으로써 여굴 또는 미굴의 발생여부를 검토하였으며 이때 입체사진측량기법을 동원하여 굴착단면 측정의 정확성을 도모하였다. 또한 이 결과를 바탕으로 국부적인 암반조건을 고려한 혼합발파패턴을 즉각적으로 반영함으로써 여굴을 최소화할 수 있는 방법론을 제시하였으며, 현장 적용을 통해 단면기준으로 최대 5% 가량의 여굴 감소 효과 (70m²의 단면을 발파할 경우 최대 3.5m²의 여굴 감소 효과)라는 유의미한 결과를 도출할 수 있었다. When an underground limestone mine selects room-and-pillar mining method, in which the stability of mine openings is maintained by leaving safety pillars, the stability of safety pillars is always incompatible with their productivity. Therefore, the engineering decision for stability and productivity is essential. In this study, a progress of excavation faces by conventional blasting pattern has been examined in field for investigating over-break and stereo-photogrammetry method has been applied to this field measurement for improvement of accuracy. Also this result has been reflected instantly to composite blasting pattern by feedback, for minimizing overbreak. Field tests showed the relevant results that 3.5m² in over-break out of 70m² in total excavation face has been decreased, that is 5% of reduction rate in maximum.

국내 석회석 노천광산에 대한 Kuz-Ram 모델의 적용성에 관한 연구

이승중,김병렬,최성웅,진연호,정민수,민형동,Lee, Seung-Joong,Kim, Byung-Ryeol,Choi, Sung-Oong,Jin, Yeon-Ho,Jung, Min-Su,Min, Hyung-Dong 한국암반공학회 2016 터널과지하공간 Vol.26 No.2

노천광산에서 발파파쇄석의 입도예측에 널리 활용되고 있는 Kuz-Ram 모델의 국내 석회석 노천광산에 대한 적용성을 분석하기 위해, 강원도 동해지역 석회석 노천광산을 대상으로 총 21회의 현장 시험을 수행하였다. 현장시험결과와 Kuz-Ram 모델 예측의 비교 분석 결과, 평균 파쇄입도에서는 최대 56.45%, 균등계수에서는 최대 37.52%의 오차가 나타나는 등, 암석계수와 균등계수에 대한 다양한 보정요소를 제시함에도 불구하고 Kuz-Ram 모델의 예측값에는 상당한 수준의 오차가 발견되었다. 또한 동일한 벤치에서 유사한 발파패턴으로 시험발파를 수행했음에도 각기 다른 보정요소를 적용해야 하는 문제점도 도출되었다. 따라서 국내 노천광산의 발파패턴 및 암반조건과는 다른 경험값을 바탕으로 개발된 Kuz-Ram 모델의 국내 적용성 확대를 위해서는 반드시 해당 광산의 현장조건에 맞도록 수정, 보완되어야 할 것이다. Considering the applicability of Kuz-Ram model, which has been used extensively for predicting rock fragmentation size distribution by blasting, to domestic open-pit limestone mine, a total of 21 blasting tests have been executed at an open-pit limestone mine in eastern Gangwon of South Korea. A comparative analysis of field measured value and Kuz-Ram predicted value showed that there are a considerable amount of error in the predicted values regardless of application of various correction parameters for rock factor and uniformity factor; up to 56.45% in mean fragmentation size and 37.52% in uniformity index. Also the problem of applying different correction parameters has been derived even though a similar blasting pattern has been adopted for a same blasting bench. The authors therefore suggest that Kuz-Ram model needs to be modified for a proper application to domestic open-pit limestone mine.

국내 석회석 노천광산에 대한 Kuz-Ram 모델의 적용성에 관한 연구

이승중(Seung-Joong Lee),김병렬(Byung-Ryeol Kim),최성웅(Sung-Oong Choi),진연호(Yeon-Ho Jin),정민수(Min-Su Jung),민형동(Hyung-Dong Min) 한국암반공학회 2016 터널과지하공간 Vol.26 No.1

노천광산에서 발파파쇄석의 입도예측에 널리 활용되고 있는 Kuz-Ram 모델의 국내 석회석 노천광산에 대한 적용성을 분석하기 위해, 강원도 동해지역 석회석 노천광산을 대상으로 총 21회의 현장 시험을 수행하였다. 현장시험결과와 Kuz-Ram 모델 예측의 비교 분석 결과, 평균 파쇄입도에서는 최대 56.45%, 균등계수에서는 최대 37.52%의 오차가 나타나는 등, 암석계수와 균등계수에 대한 다양한 보정요소를 제시함에도 불구하고 Kuz-Ram 모델의 예측값에는 상당한 수준의 오차가 발견되었다. 또한 동일한 벤치에서 유사한 발파패턴으로 시험발파를 수행했음에도 각기 다른 보정요소를 적용해야 하는 문제점도 도출되었다. 따라서 국내 노천광산의 발파패턴 및 암반조건과는 다른 경험값을 바탕으로 개발된 Kuz-Ram 모델의 국내 적용성 확대를 위해서는 반드시 해당 광산의 현장조건에 맞도록 수정, 보완되어야 할 것이다. Considering the applicability of Kuz-Ram model, which has been used extensively for predicting rock fragmentation size distribution by blasting, to domestic open-pit limestone mine, a total of 21 blasting tests have been executed at an open-pit limestone mine in eastern Gangwon of South Korea. A comparative analysis of field measured value and Kuz-Ram predicted value showed that there are a considerable amount of error in the predicted values regardless of application of various correction parameters for rock factor and uniformity factor; up to 56.45% in mean fragmentation size and 37.52% in uniformity index. Also the problem of applying different correction parameters has been derived even though a similar blasting pattern has been adopted for a same blasting bench. The authors therefore suggest that Kuz-Ram model needs to be modified for a proper application to domestic open-pit limestone mine.