1. 서 론
2. 잔주식 충전 채광법(Post Pillar Cut-and-Fill Method)의 특징
3. 수치해석을 활용한 잔주식 충전 채광법의 안정성 검토
3.1 수치해석 조건
3.2 수치해석 결과
4. 고찰 및 토의
5. 결 론
1. 서 론
노천채광에 비해 지하채광의 낮은 채수율은 광산의 채산성을 저하시키는 주요 요인 중 하나로, 이를 개선하기 위한 다양한 노력이 지속적으로 이루어져 왔다. 이러한 문제를 보완하는 방법 중 하나로 충전식 채광법(Cut-and-Fill Method)이 있다. 충전식 채광법은 안전 광주를 회수하거나 이를 최소화하기 위해 폐석(Waste Rock), 슬러리(Slurry), 페이스트(Paste) 등의 채움재를 활용하여 채굴적을 충전함으로써 채굴적의 안정성을 확보하는 방식이다. 하지만 충전식 채광법은 별도의 충전 시설 운영이 필요하며, 충전 작업에 따른 추가 비용이 발생하기 때문에, 이러한 비용을 투자하더라도 사업성이 확보될 만큼 광체 품위가 우수하거나 고부가가치의 광체에 적합하다. 따라서 충전식 채광법을 적용하기 위해서는 광산의 경제성에 대한 철저한 사전 검토가 필요하다.
이러한 충전식 채광법의 경우 국내에서 적용된 사례가 거의 전무한 상황이다. 그러나 국외에서는 다수의 광산에서 충전식 채광법의 적용 사례가 보고되고 있다. 예를 들어, 미국 Lucky Friday 광산에서는 심부 채광 시 작업 안정성을 확보하고 채수율을 향상시키기 위해 Underhand Cut-and-Fill 채광법을 적용하였으며, 중국 Taiping 광산에서는 Intermittent Cut-and-Fill 채광법을 활용하여 사질 대수층 하부의 석탄층을 개발하며 지표 침하를 방지한 사례가 있다(Liu et al., 2017, Raffaldi et al., 2019). 그리고 충전식 채광법은 일반적으로 채굴적의 충전(Backfill)을 위해 채광 과정에서 발생하는 광미와 폐석을 채움재의 원료로 활용하므로, 이들을 갱내에 처분함으로써 지상 적치장의 규모를 최소화하여 광산 운영의 효율성을 높일 수 있다. 따라서 충전식 채광법은 채수율을 향상시킬 뿐만 아니라 채광 작업 중 발생하는 다양한 문제를 해결하는 데에도 효과적으로 활용될 수 있다.
한편, 강원특별자치도 영월군에 위치한 한 텅스텐 광산에서는 국내 최초로 페이스트 채움재를 활용하여 충전식 채광법의 일종인 잔주식 충전 채광법(Post Pillar Cut-and-Fill Method)을 적용한 채광 작업을 계획하고 있다. 잔주식 충전 채광법은 주방식 채광법(Room-and-Pillar Method)과 유사한 방식으로, 수직 안전 광주를 남겨둔 채 수평 안전 광주를 회수한다는 점에서 Kim et al.(2015)이 제안한 주방식 하이브리드 채광법(Hybrid Room-and-Pillar Method)과 더욱 유사하다. 그러나 잔주식 충전 채광법은 채굴적을 충전하여 남겨진 잔주(Post Pillar)와 채움재가 채굴적을 지지한다는 점에서 두 채광법과 차이를 보인다.
광산 현장 조건에 적합한 채광법을 선정하고 이를 적용하는 것은, 광산의 사업성뿐만 아니라 작업자의 안전에도 큰 영향을 미치므로 매우 중요 작업이지만, 국내에서는 잔주식 충전 채광법뿐만 아니라, 더욱 포괄적인 범위인 충전식 채광법도 채굴적의 안정성을 검토한 자료가 부족한 상황이다. 잔주식 충전 채광법과 유사한 측면을 보이는 주방식 하이브리드 채광법의 안정성 검토 역시 2차원 수치해석이나 단일 잔주를 대상으로 한 3차원 안정성 분석 정도만 이루어진 실정으로(Kwon et al., 2016, Lee et al., 2017), 이러한 선행 연구들을 향후 국내 광산 현장에서 잔주식 충전 채광법을 적용할 때 참고 자료로 활용하기에는 다소 부족한 점이 있다.
이에 본 연구는 향후 국내 광산에서 잔주식 충전 채광법 또는 충전식 채광법을 적용할 때 참고 자료로 활용될 수 있는 기초 연구 자료를 제공하기 위해서, 3차원 수치해석을 통해 영월군의 한 텅스텐 광산을 대상으로 잔주식 충전 채광법이 적용된 채굴적의 안정성을 검토하고자 한다. 이를 위해 해당 광산의 채굴 계획을 검토하여 실제 채굴적 모델을 기반으로 수치해석 모델을 제작하였으며, 단계별 굴착 및 충전 계획을 반영한 수치해석을 통해 잔주식 충전 채광법이 적용된 채굴적의 안정성을 분석하였다.
2. 잔주식 충전 채광법(Post Pillar Cut-and-Fill Method)의 특징
충전식 채광법(Cut-and-Fill Method)의 일종인 잔주식 충전 채광법(Post Pillar Cut-and-Fill Method)은, Falconbridge Nickel Mines Ltd.에서 기존 충전식 채광법을 응용하여 1970년대 초반에 개발되었으며, 캐나다 Strathcona 광산에서 처음으로 시도되었다(Celland and Singh, 1973). 이후 호주의 King Island Scheelite 광산에 적용되는 등(Willoughby, 1980), 현장 적용의 역사가 오래되고, 다수의 선행 연구를 통해 안정성이 검증되었다.
Fig. 1(a)는 주방식 채광법을, Fig. 1(b)에서 (d)는 잔주식 충전 채광법에서 채굴 개발 단계를 나타내는 모식도이다. 잔주식 충전 채광법은 크로스컷(Crosscut) 갱도를 통해 광체 하부에 접근한 후, 하부 채굴적(Stope)을 개발 및 충전하고 상부 채굴적을 개발하는 방식으로 진행된다. 이 과정에서 잔주식 충전 채광법은 주방식 채광법과 유사하게 장방형 또는 정방형의 수직 안전 광주(Vertical Pillar)를 규칙적으로 남겨 격자 형태의 채굴적을 형성하며 채광 작업을 진행한다(Fig. 1(b)). 첫 번째 채굴적의 개발이 완료되면, 채광 작업 중 발생한 광미와 폐석을 시멘트와 혼합하여 채굴적을 충전한 후, 기존 크로스컷 갱도를 상향 굴진하여 상부 채굴적을 개발한다. 이때 하부 채굴적에서 남겨둔 수직 안전 광주(Post Pillar)는 상부 채굴적의 수직 안전 광주로 연장되어(Extended Vertical Pillar) 격자형 채굴적을 형성하며 채광 작업이 진행된다(Fig. 1(c)). 이러한 과정은 광체 전체가 채광될 때까지 반복되며, 채광이 완료된 채굴적은 안정성을 확보하기 위해 최종적으로 모두 충전된다(Fig. 1(d)).
이러한 채광법은 앞서 언급한 바와 같이 주방식 채광법 및 주방식 하이브리드 채광법과 유사한 측면을 보인다(Fig. 2). 주방식 채광법은 편 간의 수평 안전 광주(Horizontal Pillar)와 수직 안전 광주를 통해 채굴적과 주변 암반의 안정성을 확보하는 반면, 잔주식 충전 채광법은 수평 안전 광주를 형성하지 않고, 연장된 수직 안전 광주(Extended Vertical Pillar)와 충전재가 지지력을 발휘한다는 점에서 차이가 있다. 주방식 하이브리드 채광법과 잔주식 충전 채광법을 비교하면, 주방식 하이브리드 채광법은 채굴적을 충전하지 않고 수평 안전 광주를 회수한다는 점에서 차이가 있다. 따라서 잔주식 충전 채광법과 비교할 때, 주방식 채광법은 수평 안전 광주를 회수하지 못하므로 채수율이 상대적으로 저하되며, 주방식 하이브리드 채광법은 채움재에 의한 주변 지반의 지지 효과가 없기 때문에, 채굴적 규모를 확장하는 데 제약이 따른다.
잔주식 충전 채광법에서는 잔주와 채움재가 결합하여 주변 지반을 지지하므로, 적합한 채움재의 선정과 면밀한 충전 작업이 필수적이다. 특히, 잔주 비(Width/Height)과 잔주 사이의 간격은 중요한 설계 요소로, 채광법을 현장에 적용하기 전에 수치해석을 통해 채광장 설계의 사전 안정성 검토가 필요하며, 잔주의 계측과 보강 작업을 통해 잔주 파괴 가능성을 최소화하는 것이 중요하다(Singh et al., 1995). 또한, 상부 채굴적의 개발에 따라 잔주의 길이가 점차 높아지지만, 잔주 폭은 유지되므로 잔주 비가 점차 감소하게 된다. 이러한 현상은 잔주에 응력 집중을 발생시켜 잔주의 안정성을 저하시킬 가능성이 있다. Ibishi et al.(2022)은 코소보에 위치한 Trepça 광산의 잔주를 대상으로 3차원 수치해석을 통해 안정성을 평가하였다. 이때 수치해석의 결과 중 잔주의 단면에서 소성거동이 발생하는 영역의 비율을 지수화 하여 잔주의 불안정성을 정량적으로 평가할 수 있는 지표인 PYR (Pillar Yield Ratio)을 제시하였다. 또한, 광산의 채굴 심도가 깊어짐에 따라 잔주의 소성거동 영역이 확대되는 것을 수치해석적으로 분석하였으며(Fig. 3), 해당 광산의 심도 800 m 이상 지점에서는 잔주 비를 2.5 이상으로 유지할 것을 권고하였다.
위와 같은 선행 연구를 분석한 결과, 잔주식 충전 채광법을 현장에 적용하는 경우 잔주 비 등의 설계 요소들에 대한 주의도 필요하지만, 무엇보다도 수치해석을 통한 사전 안정성 분석을 검토하는 것이 중요하다는 점을 확인할 수 있다. 연구 대상 광산의 경우 채굴 계획 수립 시 채굴적과 잔주, 운반 갱도 등의 크기와 형상에 대한 설계를 수행하였으나, 관련 근거가 미흡한 부분이 있다. 이에 따라 본 연구에서는 3차원 연속체 수치해석을 통해 해당 광산의 채굴적에 대한 안정성을 분석하였다.
3. 수치해석을 활용한 잔주식 충전 채광법의 안정성 검토
본 연구에서는 영월군에 위치한 한 텅스텐 광산의 잔주식 충전 채광법(Post Pillar Cut-and-Fill Method)이 적용된 채굴적의 안정성을 분석하기 위해 ITASCA社의 FLAC3D 6.0을 이용한 3차원 연속체 수치해석을 수행하였다. 이를 위해 광산에서 수립한 채굴 계획을 검토하고, 광산 설계 소프트웨어에서 제작된 실제 채굴적 모델을 수치해석 모델로 활용하였다. 또한, 해당 채광법이 단계적인 굴착과 충전 작업으로 이루어진다는 점을 고려하여, 채굴적의 채광 단계별 안정성을 분석하였다.
3.1 수치해석 조건
수치해석 모델은 Mohr-Coulomb 항복 기준을 적용하였으며, 현지 암반 평가 자료와 실내 암석 물성 시험 결과를 기반으로 입력 자료를 산정하였다(Table 1). 입력 자료 중 채움재의 경우, 실제 현장의 경우 충전 목적 및 개발 지역에 따라 시멘트 비율 1~7%의 채움재를 활용하는 것으로 채굴 계획에서 제시되어 있으나, 각각의 역학적인 특성은 분석되지 않았다. 따라서 Skrzypkowski (2021)의 페이스트 충전재 물성 시험 자료 중 5%의 시멘트 비율의 물성을 활용하였다.
Table 1.
Physical and mechanical properties used in numerical analysis
Type |
Unit weight (kg/m3) |
Young’s modulus (GPa) | Poisson’s ratio |
Friction angle (degree) |
Cohesion (MPa) |
Tensile strength (MPa) |
Rock mass | 2,700.00 | 36.71 | 0.20 | 38.15 | 3.63 | 4.06 |
Ore body (Stope) | 2,900.00 | 35.59 | 0.21 | 37.13 | 3.09 | 3.81 |
Backfill Material (Skrzypkowski, 2021) | 1,734.00 | 3.61 | 0.20 | 10.90 | 0.039 | 0.15 |
Fig. 4(a)는 광산 설계 소프트웨어로 제작된 채굴적 모델링 자료 중 수치해석을 위해 선정된 해석 영역을 나타낸 것이며, Fig. 4(b)는 이 자료를 바탕으로 FLAC3D에서 구현한 수치해석 모델이다. 수치해석 모델은 수치해석의 효율성을 재고하기 위해 상부 지표를 생략하였다. 전체 해석 영역의 크기는 300 m×300 m×90 m이고, 각 채굴적의 격자의 너비는 6 m×6 m이며, 수직 안전 광주의 너비는 5 m×5 m이다. 채굴 계획을 검토하였을 때, 해석 영역의 상부의 심도는 225 m 이며, 암반의 평균 밀도(2,700 kg/m³)를 고려하여 상재하중으로 해석 모델의 상단에 6.00 MPa을 부여하였으며, 측압계수는 1.5를 가정하였다.
Fig. 5는 수치해석 모델에서 크로스컷(Crosscut) 갱도와 채굴적(Stope)의 구성 및 명칭을 도시한 그림이다. 채굴적은 채굴 작업이 가장 먼저 시작되는 하단부 1층부터 5층까지 구성되어 있으며, 크로스컷 갱도는 1층부터 5층까지 단계적으로 굴착되는 크로스컷 B 갱도와 1층 좌측에만 굴착되는 크로스컷 A 갱도로 이루어져 있다. 크로스컷 B 갱도는 상부 채굴적으로 작업이 진행됨에 따라 상향 굴착되며 하부 충전 작업이 이루어진다. 첫 번째 단계에서는 1F 채굴적을 개발하기 위해 크로스컷 A와 B 갱도를 먼저 굴착한 뒤, 격자형 채굴적을 형성하며 1F 채굴적을 채광한다. 두 번째 단계에서는 크로스컷 A와 B 갱도에서 1F 크로스컷 갱구부를 폐쇄하고 채굴적을 충전한 뒤, 크로스컷 B 갱도의 2F 크로스컷 갱도를 굴착하여 2F 채굴적을 개발한다. 이때 1F 크로스컷 갱도는 운반 도로로 활용하기 위해 일부 충전된다. 이러한 채굴 및 충전 단계를 반복하여, Fig. 6에 나타낸 바와 같이 5F 채굴적이 충전된 상태까지 단계별 수치해석을 수행하였다.
3.2 수치해석 결과
1단계 해석 결과(Fig. 7)는 1F 채굴적과 착맥을 위한 크로스컷 갱도가 굴착된 상태를 나타낸다. 굴착으로 인한 응력 해방 현상으로 인해 채굴적의 천반부에는 약 1.0 MPa의 인장 응력이 작용하며(Fig. 7(b)), 채굴 영역 상부의 미채굴 영역에는 약 4 MPa의 압축 응력이 작용하고 있다. 이러한 응력 집중은 크로스컷 A 갱도에 인접한 구간, 즉 수직 안전 광주가 규칙적으로 형성되지 않은 비교적 넓은 채굴적 상부에서 주로 발생하였다. Fig. 7(e)의 변위 분포도에서도 해당 영역의 변위가 약 0.78 cm로 가장 크게 나타났다. 또한, Fig. 7(c)의 소성 영역 분포도에서는 크로스컷 B 갱도에서 소규모 전단 파괴 영역과 1F 채굴적에서 국부적인 전단 파괴가 확인되었으나, 채굴적의 안정성에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.
2단계부터 5단계까지는 채굴과 충전 작업을 동시 수행하며, 임의의 평형 상태에 도달할 때까지 해석을 진행하였다. Fig. 8은 2단계 해석 결과를 나타내며, 최대 주응력 분포도(Fig. 8(a))에서는 충전된 1F 채굴적과 신규 채굴된 2F 채굴적에서 약 2 MPa의 인장 응력이 전반적으로 작용하는 것을 확인할 수 있다. 채굴적의 최대 변위는 약 1.15 cm로 증가하였다. 2F 채굴적 개발로 인해 상부 미채굴 영역에서 응력 집중 현상이 관찰되며, 소성 영역 분포도(Fig. 8(d))에서는 크로스컷 B 갱도와 1F 채굴적 가장자리에서 소규모 전단 파괴가 발생하였으며, 수직 안전 광주영역에서 전반적인 소성 거동이 확인되었고, 국부적인 활동성 전단 파괴가 관찰되었다. 1F 채굴적 가장자리에서의 활동성 전단 파괴는 직각 형태의 채굴적 형상에 기인한 것으로 판단되며, 이는 채굴 작업의 안정성에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 보인다. 이러한 경향은 3~5단계 해석에서도 유사하게 나타났다(Figs. 9, 10, 11).
마지막 6단계는 전체 채굴적이 충전되는 상황이며, 최대 주응력 분포도(Figs. 12(a)와 (b))에서 전체 채굴적에서 전반적으로 약 2.7 MPa의 인장 응력이 작용하고 있다. 최대 변위는 약 2.28 cm로 나타났으며(Fig. 12(e)), 소성 영역 분포도(Fig. 12(c))에서는 수직 안전 광주 주변에서 국부적인 활동성 전단 파괴가 관찰되었다. 이는 채굴적이 충전된 이후에도 수직 안전 광주의 안정화가 완전히 이루어지지 않았음을 의미하며, 선행 연구에서 보고된 바와 같이 잔주의 길이 연장에 따라 잔주의 불안정성이 증대됨을 확인할 수 있고, 해당 부분에 대한 주의가 필요함을 의미한다. 이상의 해석 결과들은 Table 2에서 각 단계별 수치해석 결과의 수치들을 간략히 정리하였다. 최대주응력은 인장응력이 집중되는 부분의 크기를 전체 해석 모델과 채굴적으로 나눠서 표기하였으며, 전체 해석 모델에서 발생하는 최대 변위, 그리고 채굴적 영역과 광주 영역에서 소성영역의 발생 양상을 정리하였다.
Table 2.
Summary of numerical analysis result
상기의 수치해석 결과를 종합하자면, 채굴적의 개발에 따른 잔주 높이의 연장으로 발생하는 잔주의 불안정성은 충전 작업을 통해서도 완전히 해소되지 않으므로, 잔주의 주기적인 계측과 보강 작업에 주의가 필요할 것으로 판단된다. 그리고 채굴적에서 확인되는 국부적인 소성 영역의 경우, 실제 현장에서는 굴착 이후 Q-system에 기반하여 숏크리트, 락볼트 설치 등의 지보를 수행할 계획이므로 채광 작업 중 채굴적의 안정성이 확보될 것으로 사료된다.
4. 고찰 및 토의
채광법의 안정성을 평가하기 위해서는 채굴적의 안정성뿐만 아니라 작업장의 통기 설계 등 다양한 검토 요인들이 있다. 특히 본 연구의 잔주식 충전 채광법의 경우에는 페이스트 재료의 특성과 채굴적 형상을 고려하였을 때, 완전한 충전이 어려울 수 있으며 바리케이드 내부 상황을 육안으로 확인하는 것이 불가능하므로, 완충 여부를 파이프 토출 압력의 계측을 통해서만 확인이 가능하다는 점에서 충전 계획 또한 검토의 필요성이 있다. 따라서 본 연구의 결과는 잔주식 충전 채광법의 전체적인 작업 안정성을 의미하는 것이 아니며, 채굴 계획 상의 채광 순서와 충전 계획 등이 완전히 반영된 상태에서 채굴적의 안정성 분석으로 범위가 한정된다.
이에 본 연구의 수치해석의 경우 채굴적이 완전히 충전된 상태를 가정하고 수행되었으므로, 채굴적이 완전히 충전되지 못하는 경우, 채굴적의 불안정성이 심화될 수 있다. 광산의 채굴 계획상 갱구부를 폐쇄한 뒤 채굴적 상부에 파이프라인을 설치하여 막장부터 충전 작업이 수행되므로, 페이스트의 유동성이 충분하다면 채굴적의 대부분을 충전하는 것이 가능할 것으로 사료되지만, 앞서 언급한 바와 같이 육안으로 확인하는 것이 어려우므로 완전 충전이 이루어지지 않을 가능성이 있다. 하지만 상부 채굴적 개발 시 하부 채굴적의 미 충전 영역이 확인되므로 채굴적 개발이 완료되는 시점에서 전체 채굴적을 충분히 충전하는 것이 가능할 것으로 판단되며, 해당 채광법의 개발 역사가 오래되었고, 국외에서는 널리 활용되고 있음을 고려하였을 때 채굴적의 불완전 충전에 따른 불안정성은 크게 우려할 수준은 아닐 것으로 사료된다. 그럼에도 이를 방지하기 위해서는 채굴적 개발 완료 후 충전 작업이 면밀히 이루어지도록 철저히 관리해야 한다.
또한, 채광법의 특성 상 충전부의 상부에서 채광 작업이 진행되지만, 이에 대한 작업 안정성의 경우 본 연구에서는 분석되지 않았다. 본 연구 대상 광산의 페이스트 채움재의 경우 광미에 1~7%의 시멘트를 혼합하여 활용하는 것으로 채굴 계획이 수립되어 있으나, 이에 대한 역학적 특성이 분석되지 않았으며, Table 1에서 나타낸 바와 같이 선행 연구에서 분석된 시멘트 5%의 페이스트 충전재의 경우 그 강도가 암반에 비해 현저히 낮다. 따라서 채광 작업에서 광산 중장비들의 운용 시 표면의 파손이 발생할 수 있으며, 발파 작업에서 충전부가 파괴될 가능성이 높다. 이러한 충전 영역의 손상을 최소화하기 위해서는 추가적인 보강 작업과 제어 발파 등을 통한 안정성 확보가 필요할 것으로 판단된다.
그리고 잔주식 충전 채광법은 주방식 채광법과 달리 수평 안전 광주를 회수하고, 수직 안전 광주와 채움재로 대규모 채굴적을 지지한다. 상부 채굴적으로 채굴 작업이 진행됨에 따라 수직 안전 광주의 높이가 증가하며, 이에 따라 지지 하중도 증가한다. 고형화된 채움재가 채굴적을 충전하여 주변 암반의 지지력을 확보할 수 있으나, 채움재의 강도가 암반에 비해 현저히 낮은 수준이므로, 수직 안전 광주에 응력 집중 현상이 유도되는 것은 불가피하다. 본 연구에서도 이러한 응력 집중 현상이 관찰되었으며, 선행연구에서 도출된 바와 같이 잔주식 충전 채광법에서는 잔주의 높이가 연장될수록 잔주 파괴의 가능성이 급격히 높아지므로, 잔주의 폭과 높이 비율인 잔주 비(Width/Height)를 적절히 설계하고 유지하는 것이 장기적인 안정성 확보에 매우 중요하다는 점을 확인할 수 있다.
5. 결 론
본 연구에서는 영월군의 한 텅스텐광산에 적용 예정인 잔주식 충전 채광법(Post Pillar Cut-and-Fill Method)의 안정성을 ITASCA社의 FLAC3D를 활용한 3차원 연속체 수치해석을 통해 분석하였다. 굴착 및 충전이 반복되는 채광법의 특성을 수치해석 상에 반영하기 위해 광산의 채굴계획을 검토하여 단계별 수치해석을 위한 시나리오를 수립하였으며, 채굴적을 현실적으로 모사하기 위해 광산 설계 소프트웨어에서 제작된 채굴적 계획모델을 수치해석 소프트웨어에 구현하였다.
본 연구에서 수행된 잔주식 충전 채광법의 안정성 검토 결과는 다음과 같다.
1)채굴적 개발 계획을 모사한 단계별 수치해석 결과, 채굴적에서 국부적인 불안정 영역이 발생하였으나 현장에서 단위 굴착 작업마다 암반 평가 및 이에 따른 보강작업이 이루어진다는 점을 고려하였을 때, 채굴적의 안정성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다. 하지만 본 연구의 수치해석은 충전 작업이 완전히 이루어지는 것을 가정하였으므로, 채굴적의 안정성을 확보하기 위해서는 면밀한 충전 작업의 수행이 필수적이다. 추가적으로 상부 채굴적 개발 시 하부에 충전된 채움재 위에서 장비의 운행 및 발파 작업 등이 수행되므로, 채광 작업 도중 충전부가 손상될 가능성이 있다. 따라서 상부 채굴적 개발 전 바닥부에 대해 추가적인 보강 작업과 제어 발파 등을 통해 바닥부 손상을 방지해야한다.
2)굴착과 충전 작업을 반복하면서, 하부에서 상부로 채굴적을 개발하는 해당 채광법의 특성 상 잔주(Post Pillar)의 높이가 점차 증가하게 되며, 이에 따라 채움재 충전 이후에도 잔주의 불안정성이 해소되지 않고 점차 증가하는 경향이 수치해석 결과에서 확인되었다. 이는 암반으로 이루어진 잔주에 비해 상대적으로 채움재의 강도가 현저히 낮은 수준이므로, 채광 작업이 진행됨에 따라 잔주가 지지해야하는 하중이 증가하기 때문인 것으로 사료된다. 잔주의 파괴를 방지하고, 채굴적의 안정성을 확보하기 위해서는 광주 보강에 특별히 주의를 기울일 필요가 있으며, 선행 연구에서 도출된 바와 같이 적절한 잔주 비(Width/Height)를 유지하며 채굴적을 개발할 필요성이 있다.
본 연구의 수치해석 결과와 선행 연구에서 확인된 바와 같이, 잔주 비는 잔주식 충전 채광법에서 채굴적 안정성을 유지하는 데 핵심적인 설계 요소이다. 하지만 앞서 언급한 바와 같이 잔주식 충전 채광법 뿐만 아니라 더욱 포괄적인 범위의 충전식 채광법 또한 적용 사례와 관련 연구가 부족한 상황이다. 따라서, 국내 광산에서 이러한 채광법들의 현장 적용성을 확보하기 위해서는 향후 국내 광산의 현장 조건에 적합한 잔주 비의 결정, 격자(Room) 크기의 최적화 설계 등의 추가 연구 작업과 더불어 충전 작업에 필요한 파이프라인 최적화 및 플랜트 운영 기술의 개발 또한 필요할 것으로 사료된다.