KR100249346B1 - 암반발파공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수가닥의 도폭선을 구멍 뚫린 파이프, 합성수지제 파이프 및 비닐약포 등 내부에 공간이 있는 관(이하 유공관이라 한다)내에 장전하여 디커플링(Decoupling) 효과를 이용해서 발파공해(진동, 소음, 비산)를 저감시키면서 암반을 파쇄 및 절취하는 암반발파방법에 관한 것이다.

본 발명은 암반층에 발파공을 천공하는 스텝과, 노천에서 다수개의 도폭선을 병렬로 늘어놓은 다음에 일정간격을 두고 테이프로 묶는 스텝과, 뇌관각선이 연결된 뇌관을 상기 도폭선상부에 테이프에 의해 고정하는 스텝과, 테이프에 묶인 도폭선을 유공관에 장약시키는 스텝과, 상기 유공관의 외주면에 일정간격을 두고 센터가이드수단을 감아서 부착하여 고정시키는 스텝과, 상기 발파공내에 유공관을 삽입장전하는 스텝과, 뇌관각선을 발파공의 외부로 인출하는 스텝과, 전색물이 상기 유공관과 발파공에 의해서 형성되는 빈공간내로 떨어지지 않도록 상기 유공관상부를 덮개로 씌우는 스텝과, 상기 덮개의 상부발파공내에 전색물을 충전하는 스텝과, 상기 도폭선을 폭발시키는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

암반발파공법 {The rock blasting method}

본 발명은 다수가닥의 도폭선을 구멍 뚫린 파이프, 합성수지제 파이프 및 비닐약포 등 내부에 공간이 있는 관(이하 유공관이라 한다)내에 장전하여 디커플링(Decoupling) 효과를 이용해서 발파공해(진동, 소음, 비산)를 저감시키면서 암반을 파쇄 및 절취하는 암반발파방법에 관한 것이다.

일반적인 발파공법은 현재까지 다른 공법들보다 암반파쇄 및 절취를 위한 공사기간이 짧고 공사비용을 최소로 할 수 있어 공법의 우수성을 인정받아 왔다. 그러나, 최근에는 화약류의 사용중 진동, 소음, 비산 등의 발파공해로 인하여 이용에 많은 제한을 받고 있으므로, 이 발파공해를 해결하기 위한 연구가 다각도로 진행되고 있다.

또한, 발파작업은 화약사용량과 종류에 따라 공법과 발파방법이 달라지므로 발파시 주변의 환경에 따라 발파패턴을 조정하여 암반의 단위체적당 소요화약량을 변화시키되 발파공의 천공길이 전체에 장전되도록 하여 적당한 충격파와 가스압으로 암반이 파쇄 또는 절취되도록 함으로써 발파공해가 적게끔 발파해야 한다.

상기와 같은 발파공해를 해소하기 위하여 제시된 종래의 암반발파방법으로는 한국특허 공개번호 제 97-2246 호에 개시되어 있다. 동 특허공개번호에 개시되어 있는 암반발파방법은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 발파하려고 하는 암반층(S)에 일정간격을 두고 다수의 발파공(1a,1b,1c,1d; 여기에서 발파공이라 함은 암반에 천공된 구멍을 말한다)을 천공하고, 상기 발파공(1a)에 다수층의 화약약포(6,6',6")를 적층해서 이루어진 화약유니트(7)를 암반구간에 충진물(9)와 교호로 장약 및 충진시키고, 발파공(1b)은 암반발파 또는 파쇄시에 진동 및 소음을 흡수하도록 빈 상태로 둔다.

다음에, 발파공(1c)에는 발파공(1a)에서와 같이 다수층의 화약약포(6,6',6")를 적층해서 이루어진 화약유니트(7)를 암반구간에 충진물(9)과 교호로 장약 및 충진시키고, 발파공(1d)에는 암반발파 또는 파쇄시에 진동 및 소음을 흡수하도록 스치로포옴 또는 물 등의 진동흡수재(13)를 충진시킨다.

상기 설명에 있어서, 상기 최상부의 충진물(9)상부, 즉 암반층(S)상부의 토사층(T)에 형성된 발파공(1a,1c)의 상부구멍에는 모래 등의 쇄석(8)을 지표면까지 채우고, 각각의 상기 화약유니트(7)의 최하층의 화약약포(6)밑에는 뇌관(5)을 설치하고, 이들 각 뇌관(5)에 뇌관각선(5a)을 각각 연결하여 외부의 뇌관튜브(11)를 각각 연결해서 외부에서 조작하여 상부의 화약유니트(7)로부터 하부의 화약유니트(7)를 향해서 기폭되게 한다.

그런데, 이와 같이 구성된 암반발파공법은 암반에 다수개의 발파공을 형성해야 하므로, 암반파쇄 및 절취를 위한 공사기간이 많이 소요되어 공사비용을 증가시킨다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 여러 가지 문제점을 감안해서 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 발파공해(소음, 진동, 비산)를 저감시킬 수 있는 암반발파공법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 노천에서 유공관에 도폭선을 장전한 후, 상기 유공관을 발파공에 삽입하고 그 위에 전색물을 덮는 것으로 작업이 안전하고 신속하게 완료될 수 있어서 공기를 단축시키고 공사비용을 절감시킬 수 있는 암반발파공법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 암반발파공법은 암반층에 발파공을 천공하는 스텝과, 노천에서 다수개의 도폭선을 병렬로 늘어놓은 다음에 일정간격을 두고 테이프로 묶는 스텝과, 뇌관각선이 연결된 뇌관을 상기 도폭선상부에 테이프에 의해 고정하는 스텝과, 테이프에 묶인 도폭선을 유공관에 장약시키는 스텝과, 상기 유공관의 외주면에 일정간격을 두고 센터가이드수단을 감아서 부착하여 고정시키는 스텝과, 상기 발파공내에 유공관을 삽입장전하는 스텝과, 뇌관각선을 발파공의 외부로 인출하는 스텝과, 전색물이 상기 유공관과 발파공에 의해서 형성되는 빈공간내로 떨어지지 않도록 상기 유공관상부를 덮개로 씌우는 스텝과, 상기 덮개의 상부발파공내에 전색물을 충전하는 스텝과, 상기 도폭선을 폭발시키는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 암반발파공법을 개략적으로 도시한 종단면도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 적용하는 디커플링 효과를 설명하는 발파공내에 화약이 장전된 상태를 개략적으로 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 암반발파공법에 의해서 암반에 천공된 발파공내에 도폭선이 장전된 상태를 도시한 단면도,

도 4는 도 3의 도폭선을 일정간격을 두고 테이프로 묶은 상태를 도시한 상세도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 적용되는 센터가이드수단을 도시한 것으로써, 도 5a는 전개도이고, 도 5b는 유공관의 외주면에 감겨서 사용되는 사용상태도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 암반발파공법의 순서를 도시한 플로챠트.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

29 : 폭약 30 : 발파공

32 : 빈공간 33 : 도폭선

34 : 뇌관각선 35 : 유공관

37 : 전색물 39 : 덮개

41 : 테이프 43 : 뇌관

45 : 센터가이드수단 47 : 평판부

49 : 날개 51 : 제1접착수단

53 : 결합부 55 : 제2접착수단

이하, 본 발명의 일실시예에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 적용하는 디커플링 효과를 설명하는 발파공내에 화약이 장전된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 암반발파공법에 의해서 암반에 천공된 발파공내에 도폭선이 장전된 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 도폭선을 일정간격을 두고 테이프로 묶은 상태를 도시한 상세도이다.

도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이 본 발명에 적용되는 기술적 원리는 크게 디커플링 효과 및 도폭선 발파를 이용하는 것으로 그 원리를 다음에 설명한다.

디커플링 효과는 발파시 암반(R)에 천공된 발파공(30)의 내부에 장약된 폭약(29)과 그 주위의 빈공간(32)사이의 공극효과를 이용하는 발파방법의 일종이다. 상기 디커플링 효과는 천공경(s)에 비해 장전한 폭약의 약경(s')이 작을 때에 발파공(30)내에 생기는 피이크(peak)압이 밀장전된 폭약의 경우보다 적으므로, 천공된 발파공(30)내의 압력은 암석을 압쇄하는 데까지 다다르지 못하는 것을 말하는 것으로써, 발파에 이 이론을 응용하고 있다.

다시 말하면, 디커플링 효과를 이용한 암반의 절단 또는 파쇄방법은 폭약의 폭발력을 완화시키기 위해 발파공(30)의 공경(孔徑)(S)과 약경(藥徑)(S')사이에 빈공간(32)이 내재하게 하여 폭약의 폭발시 그 폭발력이 발파공(30)의 빈공간(孔間)의 공기에 의해 완충작용을 일으켜 간접적으로 암석에 전달되고 파쇄케 되는 방법이다. 이러한 효과를 이용하는 방법을 디커플링(decoupling)이라 하고 장약방법의 지수를 디커플링 인덱스(Decoupling Index)라 한다.

D.I(Decoupling Index) = 공경/약경

도 2에 있어서 미설명부호 37은 발파시에 암반등의 파쇄물 등이 비산되지 않도록 작용하는 전색물로써, 이 전색물(37)은 비닐로 만든 주머니(포대)에 모래를 담은 것이고, 상기 유공관(35)상부와 전색물(37)사이에는 상기 전색물(37)이 발파공(30)과 유공관(35)에 의해 형성되는 빈공간(32)내로 떨어지지 않도록 덮개(39)가 설치되어 있다.

상기 설명에 있어서, 도폭선(33)은 폭약이 심약으로 형성되어 있고, 이것을 섬유, 플라스틱 또는 금속관으로 피복한 것으로, 상기 도폭선(33)은 제1종, 제2종, 제3종의 도폭선으로 구분된다. 상기 제1종 도폭선은 피크린산을 주석관내에 녹이고 이것을 표준약경으로 한 것으로 약량은 20-25g/m으로서, 일반적으로 기준도폭선이라고 불리고 폭속시험용으로 쓰인다. 이외에 TNT를 납관에 녹인 것도 있다.

상기 제2종 도폭선은 헥소겐을 심약으로 쓴 것도 있으나, 현재는 펜트리트를 심약으로 하고, 그 위를 종이테이프, 마사, 면사 등으로 피복한 후, 아스팔트, 합성수지 등으로 방수처리한 것으로 약량은 10-12g/m이다.

상기 제3종 도폭선은 제2종 도폭선을 방수도료로 피복가공한 것으로, 0.3kg/㎠의 수압에서 견딜 수 있도록 제조한 것으로써, 심수용 도폭선이라 한다.

이들 도폭선(33)은 암반 발파시에 전기뇌관, 비전기식 뇌관과 병용할 수 있게 되어 있고, 모든 도폭선의 폭속은 5,500m/sec 이상이다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 암반발파공법에서 발파공(30)내에 삽입되어 설치되는 유공관(35)내에는, 일정길이마다 테이프(41)에 의해 묶여 있는 도폭선(33)이 삽입되며, 상기 도폭선(33)의 상부로부터 일정길이(ℓ)떨어진 곳에는 테이프(41)에 의해 뇌관(43)이 고정되고, 상기 뇌관(43)에는 뇌관각선(34)이 연결된다.

이와 같이 뇌관(43)이 고정되고, 일정길이마다 테이프(41)에 의해 묶인 다수의 도폭선(33)은 노천 등의 장소에서 유공관(35)내에 삽입되어 진다.

그리고, 상기 유공관(35)의 외주면에는 일정길이마다 센터가이드수단(45)이 감겨서 고정된다. 즉, 상기 센터가이드수단(45)의 평판부(47)에는 제1접착수단(51)이 있으므로, 상기 제1접착수단(51)이 유공관(35)의 외주면에 접착되어 고정되고, 또 상기 센터가이드수단(45)의 결합부(53)에는 제2접착수단(55)이 존재하고 있으므로, 상기 제2접착수단(55)이 상기 평판부(47)의 외주면에 재차 접착됨으로써, 상기 유공관(35)의 외주면에 상기 센터가이드수단(45)이 단단히 고정되는 것이다.

다음에, 도 5a 및 도5b를 참조하여 상기 유공관(35)의 외주면에 접착고정되는 센터가이드수단(45)에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 적용되는 센터가이드수단을 도시한 것으로써, 도 5a는 전개도이고, 도 5b는 유공관의 외주면에 감겨서 사용되는 사용상태도이다.

상기 유공관(35)의 외주면에 접착고정되는 센터가이드수단(45)은 합성수지 또는 플라스틱 재질로 이루어진 것으로써, 직사각형 형상의 평판부(47)와, 상기 평판부(47)의 일측에 형성된 다수개의 날개(49)와, 상기 평판부(47)의 일측면에 부착되어 있는 제1 접착수단(51)과, 상기 평판부(47)의 일측에 일체적으로 형성된 결합부(53)와, 상기 결합부(53)의 일측면에 부착되어 있는 제2 접착수단(55)으로 구성되어 있다.

본 발명에서 상기 제1 및 제2 접착수단(51,55)은 평판부(47) 및 결합부(53)의 같은 쪽에 각각 부착되어 있고, 상기 설명에 있어서, 상기 제1 및 제2 접착수단(51,55)은 접착제를 사용해도 되고, 벨크로테잎을 사용해도 되는 것은 물론이다.

상술한 바와 같이 도폭선(33)이 내장된 유공관(35)을 발파공(30)내에 삽입고정하면, 상기 유공관(35)의 외주면에 고착되어 있는 센터가이드수단(45)에 일체적으로 설치되어 있는 다수개의 날개(49)가 상기 발파공(30)의 내주면에 당접되어 상기 발파공(30)의 중심위치에 설치되어 유공관(35)의 외주면과 상기 발파공(30)과의 사이에 형성되는 빈공간(32)에서 디커플링(Decoupling) 효과가 발생하여 발파시에 진동, 소음, 비산 등의 발파공해를 적게 발생 또는 흡수하면서 암반의 파쇄 또는 절취를 행할 수 있다.

다음에, 본 발명의 일실시예에 의한 암반발파공법에 대하여 도6을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 암반발파공법의 순서를 도시한 플로챠트이다. 도면중 S는 스텝(Step)을 표시한다.

도 6에 도시한 바와 같이 본 발명의 암반발파공법은 먼저, 스텝 S1에서 암반층(R)에 발파공(30)을 천공하고, 스텝 S2로 나아가서 노천에서 다수개의 도폭선(33)을 병렬로 늘어놓은 다음, 도 4에 도시한 바와 같이 일정간격을 두고 테이프(41)로 묶은 다음에, 스텝 S3으로 나아가서 뇌관각선(34)이 연결된 뇌관(43)을 상기 도폭선(33)상부에 테이프(41)에 의해 고정한다.

다음에, 스텝 S4로 나아가서 테이프(41)에 묶인 도폭선(33)을 유공관(35)에 장약시키고, 스텝 S5에서 도 3에 도시한 바와 같이 상기 유공관(35)의 외주면에 일정간격을 두고 센터가이드수단(45)을 감아서 부착하여 고정시킨 후, 스텝 S6에서 상기 발파공(30)내에 유공관(35)을 삽입장전한다.

그 후, 스텝 S7에서 뇌관각선(34)을 발파공(30)의 외부로 인출하고, 스텝 S8로 나아가서 전색물(37)이 상기 유공관(35)과 발파공(30)에 의해서 형성되는 빈공간(32)내로 떨어지지 않도록 상기 유공관(35)상부를 두꺼운 비닐, 부직포, 섬유, 스치로포옴 등의 재질로 된 덮개(39)를 씌우고, 스텝 S9로 나아가서 상기 덮개(39)의 상부발파공(30)내에 전색물(37)을 충전한 다음, 스텝 S10으로 나아가서 폭발시킨다.

이때, 도폭선(33)이 내장된 유공관(35)을 발파공(30)내에 삽입고정함으로써, 상기 유공관(35)의 외주면에 고착되어 있는 센터가이드수단(45)에 일체적으로 설치되어 있는 다수개의 날개(49)가 상기 발파공(30)의 내주면에 당접되어 상기 발파공(30)의 중심위치에 설치되어 유공관(35)의 외주면과 상기 발파공(30)과의 사이에 형성되는 빈공간(32)에서 디커플링(Decoupling) 효과가 발생하여 발파시에 발생하는 진동, 소음, 파쇄물의 비산 등의 발파공해를 적게 발생 또는 흡수하면서 암반의 파쇄 또는 절취를 행할 수 있을 뿐만 아니라, 노천에서 유공관(35)내에 도폭선(33)을 장전한 다음, 상기 유공관(35)을 발파공(30)내에 삽입함으로써, 장전방법이 용이하고 간단하여 공기를 단축시킬 수 있으며, 또한 공사비용을 절감시킬 수 있다.

상기 설명에 있어서, 2가닥의 도폭선(33)을 유공관(35)내에 장약하는 것을 예로 들어서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 2가닥이상의 도폭선(33)을 테이프(41)로 묶은 다음에 상기 유공관(35)내에 장약해도 본 발명의 개념에 포함되는 것은 물론이다.

앞에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 암반발파공법에 의하면, 암반층에 발파공을 천공하는 스텝과, 노천에서 다수개의 도폭선을 병렬로 늘어놓은 다음에 일정간격을 두고 테이프로 묶는 스텝과, 뇌관각선이 연결된 뇌관을 상기 도폭선상부에 테이프에 의해 고정하는 스텝과, 테이프에 묶인 도폭선을 유공관에 장약시키는 스텝과, 상기 유공관의 외주면에 일정간격을 두고 센터가이드수단을 감아서 부착하여 고정시키는 스텝과, 상기 발파공내에 유공관을 삽입장전하는 스텝과, 뇌관각선을 발파공의 외부로 인출하는 스텝과, 전색물이 상기 유공관과 발파공에 의해서 형성되는 빈공간내로 떨어지지 않도록 상기 유공관상부를 덮개로 씌우는 스텝과, 상기 덮개의 상부발파공내에 전색물을 충전하는 스텝과, 상기 도폭선을 폭발시키는 스텝으로 이루어져 있으므로, 상기 유공관의 외주면에 고착되어 있는 센터가이드수단에 일체적으로 설치되어 있는 다수개의 날개가 상기 발파공의 내주면에 당접되어 상기 발파공의 중심위치에 설치되어 유공관의 외주면과 상기 발파공과의 사이에 형성되는 빈공간에서 디커플링(Decoupling) 효과가 발생하여 발파시에 발생하는 진동, 소음, 파쇄물의 비산 등의 발파공해를 적게 발생 또는 흡수하면서 암반의 파쇄 또는 절취를 행할 수 있을 뿐만 아니라, 노천에서 유공관내에 도폭선을 장전한 다음, 상기 유공관을 발파공내에 고정함으로써, 설치방법이 용이하고 간단하여 공기를 단축시킬 수 있으며, 또한 공사비용을 절감시킬 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (4)

1. 암반층에 발파공을 천공하는 스텝과, 노천에서 다수개의 도폭선을 병렬로 늘어 놓은 다음에 일정간격을 두고 테이프로 묶는 스텝과, 뇌관각선이 연결된 뇌관을 상기 도폭선상부에 테이프에 의해 고정하는 스텝과, 테이프에 묶인 도폭선을 유공관에 장약시키는 스텝과, 상기 유공관의 외주면에 일정간격을 두고 센터가이드수단을 감아서 부착하여 고정시키는 스텝과, 상기 발파공내에 유공관을 삽입장전하는 스텝과, 상기 뇌관각선을 발파공의 외부로 인출하는 스텝과, 전색물이 상기 유공관과 발파공에 의해서 형성되는 빈공간내로 떨어지지 않도록 상기 유공관상부를 덮개로 씌우는 스텝과, 상기 덮개 상부의 발파공내에 전색물을 충전하는 스텝과, 상기 도폭선을 폭발시키는 스텝으로 이루어진 암반발파공법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 센터가이드수단은 상기 발파공의 내주면에 당접되어 상기 발파공의 중심위치에 유공관이 설치되도록 다수개의 날개가 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 암반발파공법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 덮개는 두꺼운 비닐, 부직포, 섬유, 스치로포옴중에서 선택된 일종인 것을 특징으로 하는 암반발파공법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 유공관은 구멍이 뚫린 파이프, 합성수지제 파이프, 비닐제 파이프, 비닐약포중에서 선택된 일종인 것을 특징으로 하는 암반발파공법.

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