1. 개발현황

국내광산의 갱내개발은 대규격 갱도에 의한 개발 이전과 이후로 대별할 수 있다. 대규격 갱도에 의한 광산개발은 1980년대 중반부터 광산 현대화 개발의 정책적 일환으로 운반계통의 개선을 위하여 금속광산에 처음 도입되었으며, 현재는 주로 비금속 광산에서 확대 적용되고 있다.

현대화 이전의 갱내개발은 대부분 금속광산에서 이루어졌으며, 개발규모가 크지 않았으나 광체 위주의 채광으로 개발이후 30~50년이 지난 현재 빈번한 싱크홀 침하가 일어나고 있다. 유압장비를 이용한 현대화 개발 이후, 비금속 광산에서 대규격 갱도에 의한 굴진개발은 생산성 향상에 크게 기여한 반면 필라변형에 의한 지반침하 등의 지반 안정성에 대한 문제가 수반되고 있다.

Table 1은 가행광산 정부합동 지반침하 실태조사(산업자원부, 2016)에서 27개 갱내 광산에 대한 주요 개발특성들을 분석한 것으로, 석탄·금속 광산은 개발 역사가 30년 이상으로 여러 현상의 지반침하가 발생하였거나 현재 진행되고 있는 것으로 조사 되었다. 그러나 비금속 광산은 가행기간이 10년 미만인 광산도 대규모의 지반침하가 발생된 것으로 조사 되었다.

따라서 비금속 광산의 지속적인 개발, 개발면적의 확대, 개발심도의 심부화를 고려할 때 안정적인 개발방법과 지반침하방지등에 대한 중장기적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

2. 채광방식과 문제

2.1 굴진채광과 주방식 채광법

국내에서 주방식 채광법은 맥폭이 큰 풍촌층의 석회석 광산이나, 광체가 개발갱도의 주향방향으로 발달된 규석 및 납석광산에서 주로 이루어지고 있다. 본 채광법은 품위 위주의 채광실시로 불규칙 광주와 대공동이 필연적으로 형성되고 있고, 하부 채광시 수평 필라의 두께와 상·하반 광주의 일치문제 등의 측량문제가 대두되고 있다. 이러한 문제는 정확한 측량이 필요하겠지만 채굴공동의 3D 구현을 실시함으로서 체계적이고 안정적인 채광을 실시할 수 있다.

Fig. 1은 주방식 채광법의 모식도와 체계적 광주와 불규칙 광주의 모식도를 나타낸 것으로 고각으로 심부채광을 할 때 필라의 상·하 일치문제가 광산 안정성 문제의 주요한 인자가 될 수 있다(Okubo et al, 2009).

Fig. 1.

Concept of Regular pillars and irregular pillars at room & pillar mining

2.2 계단채광(추가채광)

계단채광은 1차적으로 굴진이나 주방식 채광을 실시한 후 품위가 양호한 필라 등에 대하여 추가적으로 채광을 하기 위한 방법이다. 채광방법은 Fig. 2와 같이 하부의 수평필라를 계단발파 등과 같은 방법으로 채광하거나, 채굴 갱도상에 광체나 버럭 등을 쌓아 놓고 장비가 그 위에 올라가서 상･하부의 수평필라를 채굴하는 방식이다.

본 방법은 품위가 양호한 광석을 추가적으로 채굴할 수 있기 때문에 채수율은 증가하나 채굴공동의 높이 증가로 인한 필라의 형상비가 문제가 될 수 있다. 필라의 형상비란 필라의 너비(W)를 필라의 높이(H)로 나눈 값으로 필라의 형상비가 클수록 안전율은 증가한다.

따라서 계단채광 등은 필라 형상비(W/H 비)의 감소로 필라의 안전율이 감소할 수 있다. 또한 대공동의 형성과 수평필라의 두께 감소로 전체적인 광산의 개발 안전성을 저감 시킬 수 있기 때문에 기술적인 분석을 실시한 후 시도할 필요가 있다.

Fig. 2는 주방식 채광에서 갱도상부의 수평필라를 채광하는 방법과 하부의 수평필라에 대한 계단발파를 실시하는 개념도이다(Okubo et al, 2009). 이와 같은 채광방법은 광주의 형상비(W/H) 외에도 필라상의 작용응력과 필라의 강도에 따른 역학적인 관계를 고려할 필요가 있다.

Fig. 2.

Bench and step room mining after room and pillar

2.3 필라채굴

필라채굴(Pillaring)은 품위가 양호한 광체에서 채광 실수율을 향상시키기 위하여 필라를 적당한 크기로 남겨놓고 추후에 일부 필라를 채광하는 방법이다. 이 방법은 주변암반이 연암일 때 20m 이상의 대규격 필라를 후퇴식으로 채굴(Retreat mining)하는 방법이다. 채굴 후의 채굴공동(Goaf)을 붕락시켜서 대규격 개발 구역에 대하여 집중응력을 분산시킴으로써 채광구역의 안정화를 유도한다. 주변암반이 경암일 경우 필라채굴은 신중하게 접근할 필요가 있다.

Fig. 3은 필라채굴과 필라파괴에 대한 모식도와 그때의 Mohr 응력원을 이용한 파괴 포락선의 변화도를 나타낸 것이다. 그림에서 필라채굴을 하면 필라의 구속압력이 감소하게 되어 필라의 파괴강도도 감소하게 된다. 또한 필라채굴을 하게 됨으로서 필라와 필라 사이의 면압권대의 높이가 증가하여 사하중으로 작용하는 천정하중이 증가하게 되어 지보비용의 증가를 가져올 수 있다.

Fig. 3.

Variation of safe factor (SF) and failure envelope of pillar by pillaring or pillar failure (Yavuz, 2001)

따라서 필라채굴의 가장 좋은 지반여건은 완경사 지역에서 상부의 암반이 연암일 경우 채굴공동을 무너뜨림으로써 진행방향의 막장이나 필라 상의 작용응력을 완화시킬 수 있는 조건이어야 한다.

Table 2는 필라채굴등 필라에 불안전 요소가 있을 때 필라의 형상비(W/H)에 따른 필라의 파괴 등을 분석한 것이다(Gabriel et al, 2008). 표에서 필라의 형상비는 대부분 1.0 미만으로써 계단채광 등을 실시할 때 필라에 작용하는 응력이 필라 파괴강도의 10% 수준에서 필라의 파괴가 이루어짐을 알 수 있다. 특히 필라에 우세한 불연속면이 존재할 경우 필라의 파괴는 필라에 작용하는 응력수준이 필라 파괴강도의 4% 수준에서 파괴가 이루어지기도 하였다.

따라서 주방식채광에서 계단발파나 필라채굴에 의한 추가적인 채광할동은 이러한 채광 리스크 요인들에 대한 기술적인 분석 이후에 수행할 필요가 있다.

2.4 중단채광

본 방법은 현대화 개발 이전에는 광채의 폭이 두꺼운 급경사 금속광 등에서 광채위주 개발을 위하여 소규모로 채광을 하는 것이었으나 현대화 개발 이후에는 점보 등을 이용한 계단발파나 장공 천공기를 이용한 대규모 붕락식 발파를 시행함으로서 발파비용의 절감과 1발파에 의한 많은 채광량을 확보할 수 있다는 생산성 향상 관점에서 시행되고 있다.

중단채광은 보통 상하부 갱도 높이를 각각 7.5m, 수평 필라 두께를 15~20m정도일 때 중단채광이 실시되면 기본으로 30m 높이의 대공동이 형성된다.

따라서 중단채광은 광맥이 완경사이고 광맥의 두께가 40~50m 이상일 때 효율적으로 수행할 수 있지만 광맥이 60°이상의 급경사로서 광폭이 두꺼울 경우에는 개발심도 또한 깊어지고 공동이 커지기 때문에 지표면의 거리에 따라서 지반침하의 가능성이 있다.

Fig. 4는 중단채광의 모식도와 중단채광에 의한 공동 형성과정 그리고 광채에 대한 중단채광 후 침하과정을 나타낸 것이다. 특히 중단채광 후 폐광이 되었을 때 채굴공동에 갱내수가 유입되어 채굴공동은 지하수위가 상승하게 된다. 향후 갈수기나 재개발시 인위적인 펌핑작업에 의하여 지하수위가 내려가면 공동주변의 암반강도가 저감되어 지반침하의 가능성이 커지게 된다.

Fig. 4.

Conceptual diagram of sublevel stoping and subsidence

3. 채굴공동의 안정성에 미치는 주요인자

3.1 침하 영향 요소

채굴공동의 변형거동에 의한 지반침하의 여러 가지 영향요소가 있겠으나 그중 중요한 요소는 채굴공동의 규모, 채굴공동의 심도, 지형의 특성, 주변 암반의 특성 등이 있으며 다음과 같은 특징이 있다.

- 채굴공동의 규모 : 규모가 클수록 침하도 크다.

- 채굴공동의 심도 : 심도가 증가할수록 침하는 작고 침하곡선은 완만하다.

- 지형의 특성 : 경사가 클수록 침하는 증가하고 수평변위는 크게 증가 한다.

- 주변암의 특성 : 주변암이 강할수록 침하곡선은 완만하고 영향면적은 커진다.

이상의 침하 영향요소는 주로 금속광이나 롱월 채탄광산에서 지반침하 특성과 비교적 잘 일치한다. 현재 대규격 갱도개발에 의한 비금속 광산의 경우 필라의 규모와 채광면적에 기인한 지질구조적인 특성이 주요침하 인자가 되고 있다.

석회석광산의 경우 채광구역의 확대와 지속적인 심부화로 상부의 기존 개발영역에 영향을 미칠 수 있는 것이 문제가 되고 있다.

3.2 구조적 요인

필라 파괴에 대한 연구가 Ihsan(2010) 등에 의하여 설계 안전율을 1.5, 채굴공동까지의 심도 200 m(750 ft) 이상의 150개의 Case를 기존의 Database에 더하여 이루어졌다. 분석도구로서 ARMPS(Analysis of Retreat Mining Pillar Stability)를 이용하였다. 그 결과 Fig. 5와 같이 안전율 1.5 미만에서 상재하중에 의한 필라의 다양한 파괴양상이 나타났으며 심도가 깊을수록 암반돌파(Rockburst) 등의 현상이 뚜렷한 것으로 분석되었다(Ihsan et, 2010).

Fig. 5.

Various pillar failures by earth pressure arch loading

지응력중 수직응력은 Fig. 6(a)와 같이 필라와 갱도벽면에 영향을 미치는 요소로서 채광 실수율의 증가에 따라 갱도벽면에 걸리는 응력은 지류론(Theory of tributary)에 의하여 Fig. 6(b)와 같이 지수 함수적으로 증가한다(SMRAC, 2001). 수평응력은 천반과 바닥에 영향을 미치는 요소로서 반팽(Heaving)과 천반의 면압권의 높이와 관련이 있다. 따라서 지응력 K 값이 1.0보다 클 때 천반의 안정화에 기여할 수 있다.

Fig. 6.

Trend of earth stress streams and pillar stress concentration by mining

3.3 필라 설계와 Design Chart에 의한 평가

필라설계시 제일먼저 고려하여야 할 사항중의 하나는 설계 안전율을 결정하는 것이다. 필라의 설계안전율은 필라의 강도를 필라에 걸리는 작용응력으로 나누어서 구할 수 있다. 필라의 강도는 필라의 크기(Size effect)와 필라의 형상(Shape effect)에 의한 함수이다. 필라의 강도는 필라의 너비(Width)가 증가 할수록, 필라의 높이(Height)가 감소할수록 증가한다. 따라서 형상비(Width/ Height) 비가 증가 할수록 필라의 강도는 증가한다.

필라에 작용하는 수직응력은 지표면에서 채굴심도 까지의 높이에 의하여 계산한다. 이러한 요소에 의하여 필라 하중이 계산되는데 이는 지류이론(Theory of tributary)에 의하여 계산한다. 이러한 요소들을 구하여 Fig. 7과 같은 필라설계 Database와 Fig. 8과 같은 Pillar Design Chart를 이용하여 필라를 설계할 수 있다(Gabriel, 2008).

Fig. 8은 Design Chart로서 필라 설계에 대한 요소들을 좀 더 세분한 것이다(Gabriel, 2008). 안정적인 필라설계는 필라 Design Database로부터 안전율 1.8, 필라의 형상비 0.8을 기준으로 할 때 1/4분면 내에서 필라 설계가 이루어지도록 제안하고 있다.

Fig. 7.

Pillar Design Database according to W/H ratio and safety factor

Fig. 8.

Design Chart for pillar design

3.4 형상비와 불연속면의 각도에 의한 필라강도

Gabriel(2008) 등은 불연속면의 각도와 형상비(W/H)에 의한 필라의 강도 감소 비를 불연속면의 다양한 각도에 대하여 Fig. 9와 같이 분석하였다.

Fig. 9.

Pillar strength reduction due to large discontinuities

그 결과 우세한 불연속면의 각도가 45°~70°정도일 때 필라 형상비가 0.5인 경우 필라의 강도 감쇠율은 95% 수준까지 저감되고, 형상비 1.5 이상이면 불연속면의 각도에 큰 영향을 받지 않기 때문에 필라의 강도 감쇠율도 30% 이내인 것으로 분석하였다.

4. 침하양상

4.1 금속광산에서 지반침하

금속광산은 광체의 폭이 좁고 산발적으로 발달되어 있는 경우가 많으므로 광체 위주의 채광이 주로 실시되며, 광체의 형상에 따라 채굴공동의 형상이 결정되는 양상을 보인다. 이러한 채광방법의 특성 때문에 채광이후 오랜 시간이 경과하게 되면 상부의 연약대를 따라 지속적인 변형거동에 의하여 싱크홀을 유발하게 된다.

이러한 싱크홀은 과거 금속광산 개발지역에서 국부적으로 발생하게 되는데 이는 폐광산의 경우 갱내수가 유입되어 오랜 시간동안 지보역할을 하다가 갈수기 등에 지하수위의 저하로 평형상태의 응력이 교란됨으로써 지내력이 약화 된 곳에서 빈번하게 발생하게 된다.

싱크홀 침하는 채광 후 30년 이상 된 폐광산 지역에서 주로 발생하고, 대부분 주변암이 중․경암으로 이루어져 있고, 그 구역이 침하가 발생한다는 조건하에서 계측기를 설치해서 관리를 할 수가 있으나 그렇지 않을 경우는 갑작스럽게 싱크홀이 발생하기 때문에 예측하기가 어렵고 그 피해도 클 수 있다.

Fig. 10은 금속광산에서 중단붕락에 대한 채광 모식도(Tyrel, 2013)와 싱크홀이 발생한 모습을 나타낸 것으로서 채굴공동의 규모에 따라서 심도가 깊은 곳에서도 깔때기 모형으로 일어날 수 있으며, 심도가 얇은 곳에서는 그 공동의 규모만큼 상부의 암반이 하부로 떨어지게 된다.

Fig. 10.

Mining sketch to sublevel caving and view of sinkhole subsidence

4.2 주방식 채광에 의한 지반침하

주방식 채광은 광폭이 큰 광체에서 주로 이루어지는 것으로 필라의 크기가 클수록 안전율은 증가 하지만 채광 실수율은 감소하는 단점이 있다.

따라서 개발이전에 암반의 공학적인 특성을 고려한 적정 규격의 필라와 채굴공간을 설계하는 것이 관건이다. 국내에서 주방식에 의한 채광은 주로 비금속 광산에서 수행되고 있으며 현대화 채광이후 거의 30년의 개발역사를 가지고 있다.

현재 주방식 채광의 문제점은 채광면적 확대, 채광심도 증가, 채굴방법, 상․하반 필라의 불일치와 필라채굴 등에 의한 지반의 불안정 요소들의 증가로 인하여 지반침하가 자주 발생하고 있다.

최근에는 채광기간이 10년 미만인 광산도 필라의 불안정, 단층대, 불연속면 등의 연결로 대규모 지반참하가 발생하였고, 대규모 지반침하 발생 후 연약대를 중심으로 국부적인 싱크홀이 지속적으로 발생하는 사례도 조사되었다.

Fig. 11은 주방식 채광에서 필라의 파괴로 인한 지반 가운데가 처지는 Sag형의 지반침하 유형과 상부의 연약대의 지속적인 붕괴로 인하여 싱크홀이 발생하는 경우를 나타낸 것이다(Yang et al, 2015). 이러한 주방식 채광에서는 침하규모가 국부적일 수도 있고 넓은 구간일 수도 있어서 그 규모를 정확하게 예측하기가 어렵다.

Fig. 11.

Subsidence and subsidence stages by room and pillar mining

4.3 석탄광에서의 지반침하

석탄광에서의 지반침하는 채광법에 따라서 여러 가지 침하양상이 나타날 수 있다. 외국에서 석탄광의 갱내 채광방법은 대부분 롱월 채탄법을 적용한다. 따라서 갱도를 제외하고는 수십~수백 m의 채굴막장을 운영하게 됨으로 채굴이 진행된 이후에는 자연스럽게 붕괴되어 응력을 분산하도록 한다.

Fig.12의 침하 모델은 1960년대에 개발되어 여러 가지 형태의 침하이론으로 발전하였다(MSEC, 2007). 그림에서 Caved 또는 Collapsed Zone은 1차 채굴 또는 2차 채굴구역으로서 채광진행에 따라서 공동이 넓어지고 천반의 블록들은 느슨해져서 떨어지게 된다. Disturbed Fracture Zone은 2차 채광이 진행됨으로서 Joint, 균열 등이 확장 분리되어 하부로 무너질 수 있는 구간이다. Constrained Zone은 중간층 정도로서 지압계수에 따라서 압축대를 형성하여 지지력이 향상될 수도 있으나 연암이나 취약한 암반층일 때는 소성변형이 일어날 수 있다. Surface Zone은 하부의 변형거동에 의하여 인장 또는 압축변형률에 의하여 지표상에 균열이나 반팽(Heaving)을 유발함으로서 지반침하가 발생할 수 있다.

이러한 지반침하의 메커니즘은 롱월 채탄지역에서는 비교적 잘 일치 하지만 국내의 경우는 탄폭이 불규칙하기 때문에 붕락채광을 할 때 채탄채굴 편수가 고각으로 하부 쪽으로 증가할 때 유사한 침하유형이 발생할 수 있다.

Fig. 12.

Schematic of subsidence areas above a longwall mine

5. 채수율과 필라 안정성

채수율 증가는 그 만큼 채굴영역의 면적과 부피가 커지기 때문에 대공동이 존재하거나 필라의 규모가 작거나 필라 수가 적기 때문에 안전율은 저하될 수 밖에 없다. 필라의 제거는 갱도벽면의 응력집중과 천반의 면압권대가 높아져서 사하중이 증가하게 됨으로 갱도의 모서리 부분이 취약하게 되어서 갱도의 전단변형이나 파괴등을 유발할 수 있다.

채수율 증가에 따른 집중하중의 추이는 Fig. 6과 같이 지수함수적인 증가를 한다(SMARC, 2001). 현재 국내 석회석 광산의 채수율은 30%~40% 수준으로 볼 때 필라의 응력 집중도는 초기 응력의 2배 정도로 높게 작용한다. 따라서 채수율이 40% 이상이 되면 필라에 작용하는 응력의 집중도가 크게 증가하기 때문에 역학적인 분석과 관리방법을 모색하여야 한다.

Fig. 13은 일반적인 주방식에서 주응력 분포도를 나타낸 것으로서 천반에서는 주응력의 크기가 작아지고 면압권대 높이만큼의 천반 하중을 암반의 공학적 특성에 따라서 지지하게 된다.

필라의 중심부에는 지응력이 크게 작용하는 만큼 필라의 강도도 크게 평가된다. 필라의 중앙부에서 멀어져서 가장자리로 갈수록 필라의 강도는 작아진다. 이것은 2.3절의 Fig. 3에서와 같이 필라에 작용하는 봉압효과에 의한 파괴포락선의 변화로 설명할 수 있다.

Fig. 13.

Principal stress vectors at the room and pillar method

6. 국내광산의 채굴규모와 현황

현재 국내에서 가행중인 철광산은 2개 정도 있으며, 기타 석탄광은 심도가 깊어지고 매장량의 한계 때문에 점차적으로 감산과 폐광이 논의 되고 있는 실정이다. 비금속광의 경우 개발규모는 현대화 유압장비의 도입으로 대규격 완경사 갱도를 10~15 m 정도로 개설하여 가장 활발하게 개발 중이며, 채광방법은 굴진채광이나 주방식를 적용하고 있다.

Fig. 14는 국내 oo광산에 대한 굴진채광갱도와 중단채광 등에 대한 3D도면으로 개발지역이 점차적으로 심부화 되어가는 있는 것을 나타낸 것이다. 이러한 심부채광의 경우 지응력이 점층적으로 증가하게 되어 필라의 안정성에 영향을 줄 수 있다. 또한 심부채광에서 중단채광은 대 공동이 형성되고, 채광구역의 확대와 필라채굴시 주변암의 구조적 취약성 때문에 필라의 변형파괴에 의하여 갱도의 붕괴 등이 이루어질 수 있다. 또한 연간 심도 증가가 15m정도가 되어 편간 수의 증가와 채굴심도가 깊어지고 있는 실정이다.

Fig. 14.

Ramp way by excavation mining and sublevel stoping

이러한 상황에도 불구하고 채광은 공학적인 채광설계와 분석 보다 경험적인 방법에 주로 의존하고 있고, 생산성 향상위주의 채광 작업으로 인하여 채굴에 의한 지반침하의 가능성은 잠재적 요소가 되어 있는 실정이다.

Fig. 15는 주방식 채광구역에서 단층 등의 취약조건에 의한 지반침하를 3D로 구현한 것이다. 주방식 채광구역에 우세한 단층 등의 취약조건이 산재한 경우 특정 필라의 변형거동이 인접한 필라들에 영향을 주어서 대규모적인 지반변형을 가져올 수 있는 사례이다.

Fig. 15.

Subsidence by goaf and fault at room and pillar mining

Fig. 16은 금속광산에서 채광실수율 향상을 위하여 광체위주의 채광으로 대공동이 형성되는 것을 보여주는 것이다. 이러한 채굴공동은 어떻게 관리 하느냐에 따라서 채굴공동의 지반침하 리스크는 크게 줄일 수 있다.

Fig. 16.

Large cavern by ore mining or sublevel caving at metallic mine

7. 침하예측 기술과 현황

지반침하에 대한 예측과 방지기술들은 다양한 방법들에 의하여 진행되어 왔다. 국내에서는 한국광해관리공단을 중심으로 각 대학과 유관 기관들에서 지반침하의 관리나 침하 예측들에 대한 기술개발이 이루어지고 있다. 그러나 대부분 금속광등 폐광산을 대상으로 이루어 졌으며 가행광산에 대한 연구는 거의 시작단계에 불구하다.

외국에서의 지반침하는 주로 롱월 채탄이 이루어진 석탄광 지역에서 많은 연구가 이루어졌고, Fig. 17과 같은 표준침하 곡선은 롱월 채탄구역에서 지반침하의 특성과 예측을 표현하는데 주로 사용된다 (SCA, 2007).

Fig.17과 같은 침하예측 곡선은 국내 석탄광 지역에서는 제한적으로 적용되어 왔고, 대부분 기존 연구들은 과거 금속광에 의한 싱크홀이나 석탄광의 붕락식 채광에 의한 제한적 트러프형의 침하연구에 한정되었다.

Fig. 16.

Large cavern by ore mining or sublevel caving at metallic mine

현재 계측, 인공지능 등 다양한 연구가 수행되고 있지만 국내 특성에 맞는 빅데이터 부족 등으로 적용성에 한계가 있다. 따라서 현제 발생하고 있는 지반침하 문제들에 적합한 체계적 연구가 절실한 편이다.

8. 지반침하 가능성

국내에서 석탄광은 점차적으로 감산방향으로 정책이 이루어지고 있으며 폐광조치 또한 활발하게 논의 되고 있는 실정이다. 또한 가행기간이 50년 이상의 이력을 가지고 있기 때문에 시간에 따라 지반침하가 광범위하게 일어날 것으로 예측된다.

금속광은 대부분 폐광이 이루어 졌고, 개발방식 또한 광체 위주의 채광이 이루어 졌기 때문에 채굴공동은 현재의 자료만 가지고 예측하기가 어렵다. 또한 대부분 폐광이 이루어진지 20~30년 이상이 되어서 응력측면에서는 안정화가 되었을 것으로 추정하나 특별한 이벤트(갈수기, 지진, 국토개발) 발생시 싱크홀 등의 침하 가능성은 있다고 사료된다.

비금속 광산의 경우 대규격 광산개발 이력이 30년 이내로 짧고, 체계적 개발기술이 미흡하며 기계화 채광으로 광산 갱도상 중장비의 교통하중으로 피로하중 등이 누적 되어가고 있는 실정이다. 또한 수평필라와 필라설계가 경험적으로 이루어져 광산개발 안전율에 대한 인식부족으로 지반침하 가능성은 시간이 경과함에 따라서 점층적으로 커진다고 볼 수 있다.

현재 비금속 광산은 채굴지역 확대와 심부개발 등으로 지질구조적인 문제에 노출되어 10년 이내의 광산도 침하가 발생하는 사례가 발생하고 있으며 향후 그 빈도수도 증가할 것으로 사료된다.

9. 이슈와 대책

국내광산에서 지반침하에 대한 이슈는 다음과 같이 예상된다. 이러한 이슈들은 대부분 기술적인방법으로 광산경영적인 방법으로 해결할 수 있는 문제이다.

- 지반침하 등의 광해를 최소한으로 하는 개발계획 작성의 유무?

- 채광계획에 의한 채광 실수율 향상 방안?

- 필라채굴을 위한 공학적 설계와 채광 기술상의 문제 해결을 위한 장비도입?

- 갱내에서 계단채광등 추가적 생산량 확보를 위한 채광작방법?

- 지질구조적인 문제 극복을 위한 채광설계와 채광방법?

이러한 문제들을 해결하기 위해서는 광산개발에 대한 기술적 분석과 장․단기적 채광계획에 의한 생산과 관리가 필요하다. 생산량 확대와 필라채굴, 계단채광, 중단채광 등은 지질여건과 규모에 따라 선택 채광 등이 가능하다.

그러나 이러한 문제는 보안광주 설치와 채굴 가능한 필라를 선정하는 문제이므로 전문기관 또는 광산 전문가의 기술적 도움이 필요할 것으로 본다. 이러한 기술적인 문제는 향후 채광 실수율 증가와 광산 안정성 향상에 도움을 줄 수 있다.

또한 비금속 대규격 광산에서 지반침하는 광산 개발역사가 짧아 효율적 채광에 대한 체계적 연구가 더 필요할 것으로 본다.

향후 4차산업 ICT기반 채굴공동의 3D 스캐닝에 의한 광산 안전도 작성과 이에 대한 기술적인 관리를 위한 연구가 필요할 것으로 본다. 이와 같은 방법은 효율적 광산관리와 생산원가 절감에 도움을 줄 수 있다. 또한 3D 스캐닝에 의한 광산도면 작성은 체계적인 개발계획 작성과 개발이후 시간의 경과에 따라 침하발생시 요인분석등 빠른 복구계획 수립이 가능할 것으로 본다.