KR100211431B1 - 암반발파 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천공비트에 의하여 수평놋치와 수직놋치를 형성한 발파공에 폭약을 장약시켜 발파함으로써 주변암반의 이완을 최소화하면서 원활한 굴착면을 얻거나 또는 이 자유면을 얻는데 이용할 수 있는 암반발파 방법에 관한 것으로, 특히 종래의 수평 놋치와 함께 수직 놋치를 형성함으로써 제어발파와 심발발파에 동시에 이용할 수 있으며, 수직놋치와 반대방향으로는 균열의 전달을 최소화하여 원활한 계획굴착면을 얻을 수 있도록 하고, 주변 지반의 이완을 최소화 하는 한편 수평 놋치와 수직 놋치의 선단에 응력집중을 크게 하여 균열을 생성시키는데 필요한 압력을 감소시키므로 장약공의 간격을 넓힐 수 있고, 장약공의 갯수를 줄일 수 있어 발파효율을 높일 수 있도록 하여서 된 것이다.

Description

암반발파 방법

본 발명은 천공비트에 의하여 수평 놋치와 수직 놋치를 형성한 발파공에 폭약을 장약시켜 발파함으로써 주변암반의 이완을 최소화하면서 원활한 굴착면을 얻거나 또는 이 자유면을 얻는데 이용할 수 있는 암반발파 방법에 관한 것으로, 특히 종래의 수평 놋치와 함께 수직 놋치를 형성함으로써 제어발파와 심발발파에 동시에 이용할 수 있으며, 수직놋치의 반대방향으로는 균열의 전달을 최소화하여 원활한 계획굴착면을 얻을 수 있도록하고, 주변 지반의 이완을 최소화 하는 한편, 수평놋치와 수직놋치의 선단에 응력집중을 크게 하여 균열을 생성시키는데 필요한 압력을 감소시키므로 장약공의 간격을 넓힐 수 있고, 장약공의 갯수를 줄일 수 있어 발파효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 심발발파는 지하공동굴착이나 암반사면 굴착에서 자유면을 증가시킬 목적으로 최초로 실시하는 발파이다.

현재 국내외의 심발발파에서 널리 활용되고 있는 공법은 브이컷트(V-cut)와 번컷트(Burn cut)공법이 있다.

번컷트 공법을 제1도와 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 제1도는 번컷트 공법의 천공배열을 나타내는 정면도이며, 제2도는 번컷트 공법의 천공배열을 나타내는 제1도의 A-A선 단면도이다.

번컷트 공법은 심발의 중앙부에 무장약공(30)과 그 주위에 심발 장약공(40)을 천공하고, 이 심발 장약공(40)에는 폭약을 장약시켜 무장약공(30)과 심발 장약공(40)사이의 암반을 무장약공(30)쪽으로 향하도록 파쇄시켜 굴착면이 형성되도록 발파하는 방법이다.

그러나 종래의 번컷트 공법은 심발 장약공(40)과 무장약공(30)과의 간격을 10~20㎝로 유지하면서 천공해야 하므로 관통의 우려가 있으며, 더구나 대구경의 무장약공(30)을 천공할 때에는 천공시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

브이컷트 공법을 제3도와 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제3도는 브이컷트공법의 천공배열을 나타내는 정면도이며, 제4도는 브이컷트 공법의 천공배열을 나타내는 제3도의 A-A선 단면도이다.

브이컷트 공법은 현재 국내에서 가장 널리 사용되는 방법으로 일자유면(10)에 대하여 통상 60~70°정도의 경사를 가지고 심발 장약공(40)을 천공하여 폭약을 고밀도로 집중해서 장약시켜 굴착면이 형성되도록 발파하는 방법이다.

그러나 종래의 브이컷트 공법은 발파효율을 높이기 위하여 일자유면(10)에 대하여 통상 60~70°정도의 경사를 가지고 천공하기 때문에 굴진길이가 굴착단면에 의해 제약을 받고, 굴진길이는 터널 폭의 0.6~0.7배 정도가 한도이다.

또한 천공길이에 비해 굴진길이가 줄어들며, 심발 장약공(40)의 끝의 간격을 20㎝정도로 집중시켜야 하므로 천공에 고도의 기술이 요구되며, 천공 길이가 일정하지 안으므로 공저의 암반 손상이 크다.

제어발파는 지하공동굴착이나 암반사면굴착에 있어서 원활한 벽면을 형성하기 위하여 외각 장약공 주변에 미치는 폭약의 파괴력을 제어함으로서 특정 방향에만 파괴효과를 주고자 하는 방법이다.

현재 국내외의 제어발파에서 널리 활용되고 있는 공법은 스무스 블러스팅(smooth blasting)이 있다.

스무스 블러스팅을 제5도와 제6도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제5도는 스무스 블러스팅의 천공배열을 나타내는 정면도이며, 제6도는 스무스 블러스팅의 균열 영역을 나타내는 단면도이다.

스무스 블러스팅은 계획굴착면(20)을 따라 설정 개수의 외각 장약공(50)을 천공하고, 폭약을 낮은 밀도로 장약하여 폭발시켜 원활한 굴착면을 형성하는 방법이다.

그러나, 스무스 블러스팅은 외각 장약공(50)의 단면을 원형으로 하기 때문에 균열영역(90)은 외각 장약공(50)을 중심으로 원형이 되므로, 그 결과 암반 표면에 여굴이 형성되며, 주변 지반이 이완되는 것을 피할 수 없다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 고안된 방법으로 수평놋치를 이용한 제어발파법이 제안되었다.

수평놋치를 이용한 제어발파법을 제7도와 제8도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 제7도는 수평놋치 장약공의 천공배열을 나타내는 정면도이며, 제8도는 수평놋치 장약공의 균열영역을 나타내는 단면도이다.

수평놋치를 이용한 제어발파법은 계획굴착면(20)을 따라 천공한 외각 장약공(50)에 계획굴착면과 수평놋치(70)을 만들고, 그 외각 장약공(50)에 폭약을 장악한 후 발파하는 방법이다.

그러나 수평놋치를 이용한 제어발파법은 계획굴착면(20)과 평행한 수평놋치(70)를 따라 폭파에너지가 집중되기 때문에 균열은 외각 장약공(50)의 중심으로부터 바원형으로 형성되어 굴착면에 전달되는 균열이 작지 않다.

게다가 일반적인 터널 등의 암반 굴착에 있어서, 계획굴착면(20)내에서도 중간 장약공(100)을 다수 천공하여 내부 단면에서부터 순차적으로 장약을 발파하기 때문에 그에 의한 균열이 계획 굴착면(20)을 따라 만든 수평놋치(70)에도 전달되어 수평놋치(70)에 균열을 발생시켜 본래 기능이 상실할 우려가 있다.

본 발명은 상기 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로, 천공비트에 의하여 수평놋치와 수직놋치를 형성한 발파공에 폭약을 장약시켜 발파함으로써 주변 암반의 이완을 최소화하면서 원활한 굴착면을 얻을 수 있는 또는 쉽게 이 자유면을 얻을 수 있는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 지하공동굴착이나 암반사면굴착을 위한 제어발파에 있어서, 계획굴착면을 따라 소정개수와 외각 장약공을 천공하는 제1공정과, 상기 제1공정과 동시에 또는 제1공정을 완료한 후, 외각 장약공 내에 계획 굴착면을 따라 수평놋치와 그 수평놋치와 직각을 유지하면서 파쇄암반의 방향을 향하도록 한 수직 놋치를 동시에 천공하여 놋치 외각 장약공을 형성하는 제2공정과, 상기 제2공정의 놋치 장약공에 폭약을 장약해서 발파를 행하는 제3공정으로 이루어지는 것과, 또한 지하공동굴착이나 암반사면굴착을 위한 심발공의 천공방법에 있어서, 일자유면에 직각으로 소정갯수의 심발 또는 장약공과 무장약공을 천공하는 제1공정과, 상기 제1공정과 동시에 뜨는 제1공정을 완료한 후, 심발 장약공 내의 양 옆에 위치한 무장약공을 따라 수평놋치를, 그리고 그 수평놋치와 직각을 유지하면서 심발부의 중앙부에 천공한 무장약공의 방향을 향하도록 한 수직놋치를 동시에 천공하여 놋치 장약공을 형성하는 제2공정과, 상기 제2공정의 놋치 장약공의 폭약을 장약해서 발파를 행하는 제3공정으로 이루어지는 것과, 또한, 지하공동굴착이나 암반사면굴착을 위한 심발공의 천공방법에 있어서, 일자유면에 대하여 설정 각도로 소정 개수의 심발 장약공을 천공하는 제1공정과, 상기 제1공정으로 완료한 후 상기 심발 장약공내의 양옆에 위치한 심발 장약공을 따라 수평놋치를, 그리고 그 수평놋치와 직각을 유지하면서 심발부의 중심방향을 향하도록 한 수직놋치를 동시에 천공하여 놋치 장약공을 형성하는 제2공정과, 상기 제2공정의 놋치 장약에 폭약을 장약해서 발파를 행하는 제3공정으로 이루어지는 것에 의한다.

제1도는 일반적으로 번컷트 공법의 천공배열을 나타낸 정면도.

제2도는 일반적으로 실시되는 번컷트 공법의 천공배열을 나타낸 제1도의 A-A선 단면도.

제3도는 일반적으로 브이컷트 공법의 천공배열을 나타낸 정면도.

제4도는 일반적으로 실시되는 브이컷트 공법의 천공배열을 나타낸 제3도의 A-A선 단면도.

제5도는 일반적으로 실시되는 스무스 블러스팅의 천공배열을 나타낸 정면도.

제6도는 일반적으로 실시되는 스무스 블러스팅의 균열 영역을 나타낸 단면도.

제7도는 일반적으로 실시되는 수평놋치 장약공의 천공배열을 나타낸 정면도.

제8도는 일반적으로 실시되는 수평놋치 장약공의 균열영역을 나타낸 단면도.

제9도는 놋치 장약공을 제어발파에 이용한 경우의 천공배열을 나타내는 정면도.

제10도는 놋치 장약공의 균열영역을 나타낸 단면도.

제11도는 놋치 장약공을 심발발파에 이용한 경우의 수평 천공배열을 나타내는 정면도.

제12도는 놋치 장약공을 심발파에 이용한 경우의 수평 천공배열을 나타낸 제11도의 A-A선 단면도.

제13도는 놋치된 장약공을 심발파에 이용한 경우의 각도 천공배열을 나타내는 정면도.

제14도는 장약공을 심발파에 이용한 경우의 각도 천공배열을 나타낸 제13도의 A-A선 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 일자유면 20 : 계획굴착면

30 : 무장약공 40 : 심발장약공

50 : 외각 장약공 60 : 놋치장약공

70 : 수평놋치 80 : 수직놋치

90 : 균열영역 100 : 중간 장약공

지하공동굴착이나 암반사면굴착을 위한 제어발파방법에 있어서, 계획굴착면(20)을 따라 소정갯수의 외각 장약공(50)을 천공하고, 그 후 상기 외각 장약공(50)내에 계획굴착면(20)을 따라 수평놋치(70)와 그 수평놋치(70)와 직각을 유지하면서 파쇄암편의 방향을 향하도록 한 수직놋치(80)을 동시에 천공하여 놋치장약공(60)을 형성하며, 상기 놋치 장약공(60)에 폭약을 장약해서 발파를 행한다.

또한 다른 실시예로 일자유면(10)에 직각으로 소정 개수의 심발장약공(40)과 무장약공(30)을 천공하고, 상기 외각장약공(50)을 천공후, 심발장약공(40)내에 양옆에 위치한 무장약공(30)을 따라 수평놋치(70)를 그리고 그 수평놋치(70)와 직각을 유지하면서 심발부의 중앙부에 천공한 무장약공(30)의 방향을 향하도록 한 수직놋치(80)를 동시에 천공하여 놋치 장약공(60)을 형성하며, 상기 놋치 장약공(60)에 폭약을 장약해서 발파를 행한다.

또한, 본 발명은 지하공동굴착이나 암반사면굴착을 위한 심발공의 천공방법에 있어서, 일자유면(10)에 대하여 설정각도로 소정개수의 심발 장약공(40)을 천공하고, 상기 심발장약공(40)을 천공후, 심발장약공(40)내의 양옆에 위치한 장약공을 따라 수평놋치(70)를 그리고 그 수평놋치(70)와 직각을 유지하면서 심발부의 중심방향을 향하도록 한 수직놋치(80)를 동시에 천공하여 놋치 장약공(60)을 형성하며, 상기 놋치 장약공(60)에 폭약을 장약해서 발파를 행하는 방법으로 이루어진다.

이와같은 방법으로 이루어지는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제9도는 놋치 장약공을 제어발파에 이용한 경우의 천공배열을 나타내는 정면도이며, 제10도는 놋치 장약공의 균열영역을 나타낸 단면도이고, 제11도는 놋치 장약공을 심발발파에 이용한 경우의 수평 천공배열을 나타내는 정면도이며, 제12도는 놋치 장약공 심발발파에 이용한 수평 천공배열을 나타낸 제11도의 A-A선 종단면도이다. 또한 제13도는 놋치 장약공을 심발발파에 이용한 경우의 각도 천공배열을 나타내는 정면도이며, 제14도는 놋치 장약공을 심발발파에 이용한 경우의 각도 천공배열을 나타낸 제13도의 A-A선 단면도이다.

본 발명은 제9도와 제10도에 도시된 바와 같이 지하공동굴착이나 암반사면 굴착을 위한 제어발파에 있어서, 계획굴착면(20)을 따라 소정개수의 외각장약공(50)을 천공함과 동시에 또는 완료후에 상기 외각 장약공(50)내에 계획 굴착면(20)을 따라 수평놋치(70)와 그 수평놋치(70)와 직각을 유지하면서 파쇄암편의 방향을 향하도록 한 수지놋치(80)를 동시에 천공하여 놋치 장약공(60)을 형성한다. 또한 계획굴착면(20)의 내부에도 다수의 보조장약공(100)을 설정한 위치에 천공하고, 그 보조 장약공(100)에 장약해서 내부에서부터 순차적으로 발파해서 내부 단면을 형성하게 된다. 그후, 상기 놋치장약공(60)에 폭약을 장약해서 발파를 행한다.

종래의 수평놋치를 이용한 제어발파법은 수직놋치(80)을 형성하지 않고 수평놋치(70)만을 계획굴착면(20)을 따라 형성하므로 이들 외각장약공(50)을 발파하기 바로 전 단계에 발파되는 보조장약공(100)의 발파에 의한 파괴파의 균열이 수평놋치(70)까지 전달되어 수평놋치(70)에 균열을 생기게 할 우려가 있다.

따라서 본 발명에서는 수직놋치(80)를 수평놋치(70)와 함께 형성하므로써 수직놋치(80)방향으로도 응력집중이 생기기 때문에 놋치장약공(60)을 발파하기 이전 단계에 발파되는 보조장약공(10)과의 천공가격을 늘일 수 있기 때문에 그 파괴파의 균열이 수평놋치(70)에 전달되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 수평놋치(70) 방향으로 균열이 형성됨고 동시에 수직놋치(80)의 방향으로도 균열이 형성됨으로써 수직놋치(80)의 반대방향으로의 균열이 극히 짧게 발생해 매우 원활한 굴착면이 형성된다.

다음으로 제11도와 제12도에 도시된 바와같이 지하공동굴착이나 암반사면 굴착을 위한 심발발파에 있어서, 일자유면(10)에 직각으로 소정개수의 심발장약공(40)과 무장약공(30)을 천공함과 동시에 또는 완료 후에 상기 심발장약공(40)내에 양옆에 위치한 무장약공(30)을 따라 수평놋치(70)를 그리고 그 수평놋치(70)와 직각을 유지하면서 심발부의 중앙부에 천공한 무장약공(30)의 방향을 향하도록 한 수직놋치(80)를 동시에 천공하여 놋치 장약공(60)을 형성한 후 폭약을 장약해서 발파를 행한다.

다음으로 제10도에 도시된 바와 같이 지하공동굴착이나 암반사면 굴착을 위한 심발발파에 있어서, 일자유면(10)에 대하여 설정 각도로 소정개수의 심발장약공(40)을 천공함과 동시에 또는 완료한 후에 상기 심발장약공(40)내에 양옆에 위치한 심발장약공(40)을 따라 수평놋치(70)를 그리고 그 수평놋치(70)와 직각을 유지하면서 심발부의 중심방향을 향하도록 한 수직놋치(80)를 동시에 천공하여 놋치 장약공(60)을 형성한 후 폭약을 장약해서 발파를 행한다.

상기 심발발파에서는 심발장약공(40)의 수평놋치(70)방향으로 형성됨과 동시에 그 수직놋치(80)의 방향으로도 균열이 형성됨으로, 그들 균열에 의해 형성된 파쇄 암편이 폭발가스의 힘으로 일자유면(10)으로 밀려 이자유면을 만들게 된다.

이상과 같은 본 발명의 놋치장약공을 암반발파공법에 의하면, 수직놋치를 수평놋치와 함께 형성하기 때문에 제어발파와 심발발파에 모두 이용할 수 있으며, 제어발파에 이용할 경우에는 수직 및 수평 놋치 방향으로 응력집중이 생기기 때문에 균열은 놋치 방향으로 집중되어 놋치장약공이 수평놋치 방향으로 균열이 형성됨과 동시에 그 수직놋치의 방향으로 균열이 형성됨으로서, 그 수직균열의 반대방향으로 균열이 극히 짧게 발생해 매우 원활한 굴착면이 형성되며, 여굴을 감소시키고, 주변암반의 이완을 최소화시켜 콘크리트의 물량 및 보강재의 사용량을 줄일 수 있다. 또한 수직 놋치에 의해 천공간격을 늘릴 수 있어 외각장약공의 수를 줄일 수 있고, 화약량을 감소시키는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 지하공동굴착이나 암반사면굴착을 위한 제어발파에 있어서, 계획굴착면을 따라 소정개수의 외각 장약공을 천공하는 제1공정과, 상기 제1공정과 동시에 또는 제1공정을 완료한 후, 외각 장약공 내에 계획 굴착면을 따라 수평놋치와 그 수평놋치와 직각을 유지하면서 파쇄암편의 방향을 향하도록 한 수직놋치를 동시에 천공하여 놋치 외각 장약공을 형성하는 제2공정과, 상기 제2공정의 놋치 장약공에 폭약을 장약해서 발파를 행하는 제3공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 암반발파 방법.
2. 제1항에 있어서, 일자유면에 직각으로 소정갯수의 심발 장약공과 무장약공을 천공하는 제1공정과, 상기 제1공정과 동시에 또는 제1공정을 완료한 후, 심발 장약공내의 양옆에 위치한 무장약공을 따라 수평놋치를, 그리고 그 수평놋치와 직각을 유지하면서 심발부의 중앙부에 천공한 무장약공의 방향을 향하도록 한 수직놋치를 동시에 천공하여 놋치 장약공을 형성하는 제2공정과, 상기 제2공정의 놋치 장약공의 폭약을 장약해서 발파를 행하는 제3공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 암반팔파방법.
3. 일자유면에 대하여 설정각도로 소정 개수의 심발 장약공을 천공하는 제1공정과, 상기 제1공정과 동시에 또는 제1공정을 완료한 후, 상기 심발 장약공 내의 양옆에 위치한 심발 장약공을 따라 수평놋치를, 그리고 그 수평놋치와 직각을 유지하면서 심발부의 중심방향을 향하도록 한 수지놋치를 동시에 천공하여 놋치 장약공을 형성하는 제2공정과, 상기 제2공정의 놋치 장약에 폭약을 장약해서 발파를 행하는 제3공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 암반발파방법.