• Geomechanics and Engineering
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• 제6권6호
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• pp.613-624
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• 2014

The fractures in coal are the main migration and output channels of coalbed methane, directly influencing the permeability of the coal seams. It is of great significance to study the effect of fracture distribution in coals on the permeability of coal seam. The development rules of endogenetic and exogenetic fractures are different among various coal lithotypes. There is also difference in the fracture density for the same lithotype with different thicknesses. Through the observation and description of the macroscopic fractures in coal and the origin of fractures in coal, the effect of the coal lithotype and its thickness on fracture development in coal was discussed. It was found through the study that the density of fractures in vitrain band was the maximum for the same coal rank and thickness, followed by clarain band. There were few fractures developed in the durain band. However, the changes of fracture density in three types of bands presented different declining trends for low, medium and high coal rank. There were no fractures developed in the fusain. There were three variation patterns for the fracture densities at the same coal rank and coal lithotype: linear decrease, nonlinear decrease, and first decrease then remaining unchanged. However, the overall trend was that the fracture density decreased with the increase of thickness of coal band for the same coal rank and coal lithotype.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권3호
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• pp.255-264
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• 2020

With the ongoing development of deep mining of coal resources, some coal mine dynamic disasters have exhibited characteristics of both coal-gas outbursts and rockbursts. Therefore, research is required on the mechanism of rockburst-outburst coupling disaster. In this study, the failure characteristics of coal-rock combination structures were investigated using lab-scale physical simulation experiments. The energy criterion of the rockburst-outburst coupling disaster was obtained, and the mechanism of the disaster induced by the gas-solid coupling instability of the coal-rock combination structure was determined. The experimental results indicate that the damage of the coal-rock structure is significantly different from that of a coal body. The influence of the coal-rock structure should be considered in the study of rockburst-outburst coupling disaster. The deformation degree of the roof is controlled by the more significant main role of the gas pressure and the difference in the strength between the rock body and the coal body. The outburst holes and spall characteristics of the coal body after the failure of the coal-rock structure are strongly affected by the difference in strength between the roof and the coal body. The research results provide an in-depth understanding of the mechanism of rockburst-outburst coupling disasters in deep mining.

• 자원환경지질
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• 제55권2호
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• pp.149-169
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• 2022

인도네시아 석탄은 중국, 인도, 한국 등 아시아의 주요 국가들에서 에너지원으로써 널리 소비되고 있다. 민간기업들의 높은 수요로 인해, 인도네시아 석탄 탐사사업은 해외자원개발 조사사업을 통해 가장 많이 지원된 국가이자 광종이다. 본 논문에서는 석탄 탐사를 통해 그동안 축적된 탐사자료를 활용하여 인도네시아 함탄분지와 함탄층의 특성에 대해 종합하여 고찰하고자 한다. 인도네시아의 동부 깔리만탄과 수마트라의 신생대 제3기 퇴적분지들은 동아시아에서 가장 생산적인 함탄분지들이다. 주요 탄층의 산출특성은 지질시대별로 차이를 보인다. 깔리만탄의 바리또 분지와 아셈아셈 분지 내 에오세 탄층들은 탄폭은 얇고 부존 매수가 적은 경향이 있으나, 고열량의 양호한 탄질로 인하여 일찍부터 주요 탐사대상이었다. 후기 올리고세-전기 마이오세 탄층들은 소규모로 부존하지만, 중소규모의 탄광으로 개발하기에 적합하다. 동부 깔리만탄과 수마트라에 걸쳐 광역적으로 분포하는 마이오세-플라이오세 탄층들은 낮은 열량에도 불구하고, 두꺼운 탄폭과 다량의 부존매수의 이점을 활용하여 활발히 개발되고 있다. 다양한 사례들은 효율적이고 성공적인 탐사를 위해 함탄층의 지질학적 부존여건에 대한 전반적인 이해가 선행될 필요가 있음을 보여준다. 본 논문에서 제공하는 인도네시아 함탄분지와 함탄층에 대한 전문학술정보는 향후 우리나라 기업들의 탐사활동에 유용한 참고자료로 활용될 것으로 기대된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권1호
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• pp.85-95
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• 2018

Water affects the mechanical properties of coal and stress wave propagation. To comprehensively investigate the effect of water content on the properties of coal, laboratory tests including X-Ray Diffraction (XRD) analysis, P-wave test, S-wave test, static and dynamic compression test with different water contents were conducted. The compressive strength, elastic modulus and failure strain and their mechanism of coal specimen under coupled static-dynamic load with the increased water content were observed. Meanwhile, energy transmission and dissipation characteristics of a stress wave in coal specimens with different water contents under dynamic load and its relation with the failure features, such as fragmentation and fractal dimension, of coal was analyzed. Furthermore, the dynamic interpretation of water infusion to prevent coal burst based on water infusion model of coal seam roadway was provided.

• 자원리싸이클링
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• 제28권4호
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• pp.15-22
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• 2019

석탄재는 석탄 연소 시 발생하는 것으로 포집 방법에 따라 비산재와 바닥재로 나눌 수 있다. 비산재와 바닥재는 특성에 따라 다양한 용도로 재활용이 가능하다. 호주는 세계에서 네 번째로 석탄을 생산하는 국가이며 석탄재를 시멘트, 콘크리트, 광산 채움재, 농업용 토양 개량제 등으로 활용하고 있다. 비산재는 시멘트, 콘크리트용 보충제로 사용하면 시멘트의 강도와 콘크리트의 내구성을 향상시킬 수 있다. 광산 채움재로 석탄재를 활용하면 지반을 안정화시킬 수 있으며 석탄재의 다량 처리가 가능하다. 석탄재는 주로 알카리성이므로 광산 채움재로 사용 시 산성광산배수를 중화시킬 수 있다. 또한, 토양 개량제로 사용하면 산도 개선 효과를 얻을 수 있으며 토양의 물리적 특성 개선이나 식물에 필요한 원소를 공급할 수 있다. 호주 비산재는 식물 독성에 영향을 미치는 미량 원소 함량이 낮으며, 방사성 원소 함량도 토양 배경 농도 범위 내에 존재하기 때문에 재활용 가능성은 더 확대될 것이다. 석탄재의 특성은 연소에 사용한 석탄의 특성과 관련이 있으며 한국은 호주에서 석탄을 수입하기 때문에 한국의 석탄재도 다양한 용도로 재활용이 가능할 것이다.

• 한국광물학회지
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• 제23권3호
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• pp.199-209
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• 2010

석탄가스화는 청정석탄이용기술의 한 분야로 최근 국제 유가의 급격한 변동과 더불어 매우 각광을 받고 있는 기술이다. 본 연구에서는 중국 내몽고 지역의 저급석탄을 출발물질로 가스화를 위한 광학적 특성, X선 분광특성, X선 회절특성, 광물학적 특성, 건조특성 등을 분석하였다. 분석결과 석탄의 등급은 slagging성과 fouling성이 매우 낮으며 착화온도가 $250^{\circ}C$ 정도인 brown coal인 것으로 조사되었고, 석영, 능철석, 점토광물 등이 주요 불순물로 혼재하는 것을 알 수 있었다. 또한 초기 수분이 28%로 매우 높기 때문에 이를 쉽게 건조하기 위한 방법으로 열풍건조와 마이크로웨이브 건조기술을 적용하여 비교한 결과, 마이크로웨이브를 이용한 건조가 좀 더 효과적인 것을 알 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제57권3호
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• pp.281-292
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• 2024

북한에서 석탄은 전력 생산은 물론 산업용, 가정상업용 등 수송부문을 제외한 모든 에너지 수요부문에서 중추적 역할을 담당하는 주종에너지원이다. 북한은 전체 전력의 절반 정도를 석탄발전을 통해 생산하며, 모든 산업체의 열과 동력을 석탄에 의존하고 있다. 아울러 장기간 동안 대중 수출품목으로서 외화 획득에 지대한 기여를 하여 왔다. 그러나 1980년대 이래로 장기간 동안 무분별한 채탄으로 인해 대부분의 광산은 심부화가 급속도로 진행 되었고 광산설비의 노후화, 신규설비의 투자부족, 유류와 전력의 부족, 자재 공급 곤란, 잦은 수해로 인한 피해까지 겹치면서 1980년대 후반부터 석탄 생산량은 뚜렷하게 감소 추세를 보이고 있다. 북한의 석탄광상은 원생대로부터 신생대에 이르기까지 다양한 지질시대 지층에 배태되어 있으나, 가장 중요한 탄전지대는 평남분지 내에 분포하는 후기 고생대 퇴적층인 평안초군층의 립석주층 및 사동주층 함탄층이며, 이들은 평남북부탄전과 평남남부탄전을 이룬다. 북한 석탄의 약 90% 이상을 이 탄전에서 생산한다. 북한에서 석탄 분류는 탄화 정도에 따라 분류한 국제적 분류(토탄, 갈탄, 아역청탄, 역청탄과 무연탄)와는 다르게 산업적 견지에서 유연탄, 무연탄, 초무연탄으로 분류하고, 유연탄은 수탄(아갈탄), 갈탄, 역청탄으로 분류하며, 발열량 기준으로 고열탄, 보통탄, 저열탄으로 분류하기도 한다. 북한에서 지칭하는 초무연탄은 우리나라 뿐만 아니라 세계적으로도 분류되지 않은 석탄 등급이며, 북한에서만 유일하게 사용하고 있는 부니질 저급 석탄이다. 이 기고에서는 석탄의 국제적 분류와 북한 분류를 비교하고, 북한 석탄의 지질학적 부존특성 및 부존량, 활용분야 및 연구동향을 파악하여 북한 석탄 자원을 보다 정확하고 심도 깊게 이해할 수 있는 내용으로 구성하고자 하였다. 이 연구는 남북 광물자원 협력이 가시화 되었을 때 석탄과 관련된 과학적 및 산업적 협력 아젠다를 준비하는데 지침으로 활용 될 수 있을 것이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권1호
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• pp.9-17
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• 2018

Brazilian splitting tests, uniaxial compression tests and triaxial compression tests are carried out on the coal samples cored from Shanxi group $II_1$ coal seam of Jiaozuo coal mine, Henan province, China, to obtain their property parameters. Considering the bedding has notable effect on the property parameter of coal, the samples with different bedding angles are prepared. The effects of bedding on the anisotropic characteristics of the coal seam are investigated. A geological geomechanical model is built based on the geology characteristics of the Jiaozuo coal mine target reservoir to study the effects of bedding on the fracture propagations during hydraulic fracturing. The effects of injection pressure, well completion method, in-situ stress difference coefficient, and fracturing fluid displacement on the fracture propagations are investigated. Results show bedding has notable effects on the property parameters of coal, which is the key factor affecting the anisotropy of coal. The hydraulic cracks trends to bifurcate and swerve at the bedding due to its low strength. Induced fractures are produced easily at the locations around the bedding. The bedding is beneficial to form a complicated fracture network. Experimental and numerical simulations can help to understand the effects of bedding on hydraulic fracturing in coalbed methane reservoirs.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제82권6호
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• pp.713-724
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• 2022

Effects of coal tensile strength and plow configuration on the coal fragmentation process was modeled by two-dimensional particles flow code (PFC2D). Three tensile strength values, 0.5, 1,5 and 3.5 MPa were considered in this numerical study. The cutters of plow penetrated in the coal for 4 mm at a rate of 0.016 m/s. According to the PFC manual, the local damping factor was 0.7. Three failure mechanism of coal during the fragmentation process by plow were modelled. The coal material beneath the cutters showed the elastic, plastic and fracturing behaviors in this analysis. In all the models, the plastic zone was fractured and some micro-cracks were induced but the elastic zone remained undamaged. It was observed that the tensile strength affected the failure mechanism of coal significantly and as it increased the extent of the fractured zone underneath the plow cutter decreased during the fragmentation process.

• 자원리싸이클링
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• 제23권2호
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• pp.81-89
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• 2014

화력발전소 석탄재는 2010년을 기준으로 약 850만톤, 연탄재는 약 74만톤 배출된다. 이는 대량 재활용되지 않아 경제적, 환경적으로 부담이 되고 있는 실정이므로, 석탄 연소부산물의 자원화기술개발이 시급하다. 석탄 연소부산물을 균질하게 가공하는 분쇄 및 선별 등의 자원처리기술을 적용하고, 석탄 연소부산물의 품질을 관리하여, 비소성 그린시멘트인 지오폴리머의 원료로 재활용하고자 본 연구에서는 석탄 연소부산물의 지오폴리머 원료화 기술에 대한 특허와 논문을 분석하였다. 분석범위는 1979년 ~ 2013년까지의 미국, 유럽연합, 일본, 한국의 등록/공개된 특허와 SCI 논문으로 제한하였다. 특허와 논문은 키워드를 사용하여 수집하였으며, 기술의 정의에 의해 필터링하였다. 특허와 논문의 동향은 연도, 국가, 기업, 기술 등에 따라 분석하여 고찰하였다.