KR100323151B1 - 대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법 - Google Patents

대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법 Download PDF

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Abstract

본발명은 터널을 굴착하고자 하는 막장면을 영역별로 소정깊이의 심빼기공, 주변공·바닥공 및 천반공의 천공구멍들을 형성한 후, 이 천공된 구멍내에 지발뇌관 및 폭약들을 장전하여 장약공들을 형성한 후, 이 장약공들의 입구를 전색물로 전색시킨 다음, 발파기로 지발뇌관을 기폭시킴으로써 암반을 굴착하는 터널발파공법에 있어서, 심빼기영역의 정중앙에 1개의 장약공으로 단일심빼기공과, 이 단일심빼기공을 중심으로 일정반경을 갖는 동심원상에 대구경 무장약공들과 장약공들이 각각 소정 간격으로 교대로 배치되는 심빼기보조공들과, 상기 심빼기보조공들로부터 외부로 순차적으로 각각 일정반경을 갖는 복수개의 동심원상에 각단계별로 일정간격으로 배치되는 장약공들로 이루어진 심빼기확대공들을 형성한 후, 기폭시 소자유면의 역할을 하는 대구경 무장약공들과 장약공들로 이루어진 동심원상의 심빼기보조공들이 원형으로 선균열 발파된 이후, 심빼기영역 정중앙부의 단일심빼기공이 발파되어 원형의 심빼기가 이루어져서 초기자유면을 확보한 후, 단계별로 동심원상의 심빼기확대공들이 순차적으로 일정지연시차를 갖고 발파됨을 특징으로 한다.

Description

대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법{Tunnel blasting method with large empty holes and pre-splitting of circular cut}
본발명은 터널발파시 심빼기영역에 대구경 무장약공들과 장약공들을 교대로 배치한 원형의 선균열(pre-splitting)발파공법과, 노천발파에서의 뿌리깎기를 원활히 하기 위한 추가천공(sub-drilling)을 터널의 심빼기 발파에 활용함으로써 심빼기 발파로 인한 초기 암반의 구속력을 완화시켜 자유면을 쉽게 확보하여 심빼기를 용이하게 함은 물론, 또한 심빼기시 1발파당 최대의 굴진장을 확보할 수 있도록 하여 굴진효율의 극대화로 공기단축 및 공사비용을 절감시켜 주는 대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법에 관한 것이다.
터널굴착을 위하여 각종 에너지와 폐기물의 지하저장시설, 통신구, 전력구와 같은 에너지 전달시설 및 광역상수도를 구축하기 위한 도수터널과, 지하철, 철도, 고속철도, 국도 및 고속도로 등 도로교통을 위한 도로터널등 지하공간에 수많은 발파작업이 수행되고 있다.
그런데, 이와 같은 터널굴착은 공통적으로 다음과 같은 3단계로 구분되어 실시된다.
제1단계로 심빼기공(1), 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)등의 외곽공을 일정한 깊이로 천공하는 천공단계와, 제2단계로 상기 천공된 공들에 뇌관과 폭약을 채우는 폭약장전단계, 제3단계로 발파기에 의하여 뇌관들을 기폭시키는 기폭단계로 이루어져서, 도1에서 도시하는 바와 같이 심빼기공으로부터 외곽공방향으로 발파되어진다.
이때, 심빼기공(1)부분에 지발뇌관들을 좌우 대칭으로 아래에서 위로 순차적(번호순)으로 배열 장전시키고, 이후 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)들에는 심빼기부분에서 외곽방향으로 영역별로 지발뇌관들을 순차적(번호순)으로 배열 장전시켜 발파기로 뇌관들을 기폭시킴으로써 터널암반을 굴착하게 되는데, 이때 지발뇌관들의 기폭순서는 심빼기를 중심으로 심빼기공(1), 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)등의 외곽공순으로 동심원 형태로 이루어져서 연속적으로 발파되어 소요 단면을 확보하게 된다.
상기와 같은 터널발파의 발파단계에 대하여는 일반적으로 잘 알려져 있는데,특히 터널에서의 발파는 대부분 1자유면 발파로서 새로운 자유면을 만들어 주기 위해 심빼기 발파를 하게 된다.
'심빼기 발파'란 터널 막장 중심부의 한 부분을 먼저 효율적으로 파쇄시켜 추가 자유면을 확보하여 2자유면을 형성시킴으로써 전체적인 터널발파의 성패를 좌우하는 중요한 요소인데, 이 심빼기가 형성되는 과정과 2자유면이 만들어지는 결과에 의해 터널굴진의 성공여부가 좌우되기 때문에 1자유면을 갖는 터널발파에 있어서 심빼기로 인한 초기 자유면 확보는 대단히 중요하다.
이하에서 '자유면'이라 함은 암반이 외계(공기나 물)와 접하는 면을 의미하며, 이 자유면은 발파에 큰 영향을 끼치는 요인으로서 발파효과는 자유면의 수와 폭약 위치가 자유면과의 근접정도에 따라 증가하게 되는데, 그 이유는 자유면쪽은 저항이 없어서 폭발에너지가 암반에 미치는 응력이 많이 작용하기 때문이며, '저항선'이라 함은 자유면과 폭약 중심과의 최단거리를 의미한다.
한편, 본발명의 명세서에서 표현되는 '심빼기공'이란 심빼기영역의 크기가 가로(1.5m∼2.5m)×세로(1.5m∼2.5m)내의 장약공들을 총칭하며, '단일심빼기공'이라 함은 심빼기영역의 정중앙에 배치된 1개의 장약공을 말하며, '심빼기 보조공'이라 함은 단일심빼기공으로부터 일정반경을 갖는 원형의 대구경 무장약공들 사이에 배치된 장약공들을 말하며, '심빼기 확대공'이라 함은 무장약공들과 심빼기 보조공들의 외부에 단계별로 일정반경을 갖는 원형으로 배치되는 장약공들을 말한다.
통상 종래의 터널의 전단면 발파과정은 도2a 및 도2b의 도시와 같이, 실린더커트에 의한 심빼기공법에 의해 심빼기 발파가 이루어져 2자유면이 확보되면 다음단계에 의해서 나머지 심빼기 확대공과 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)의 외곽공까지 순차적으로 발파된다.
즉, 종래의 터널 발파공법은 터널 중심부 심빼기영역에 직경 65∼120㎜의 무장약공(5)을 1∼4개정도 천공하고 무장약공을 중심으로 천공된 38∼45㎜ 크기의 장약공(6)(=심빼기공)들을 단계별로 발파시켜 심빼기가 이루어진 후, 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)의 외곽공 순서대로 확대발파해 나가는 공법이다.
상기와 같은 종래의 실린더커트공법을 적용한 터널 굴진에서는 심빼기공의 발파가 원활히 이루어지지 않으면 이로 인하여 확대공 발파시 2자유면이 용이하게 형성되지 않기 때문에 잔류공이 증가하게 되고, 이에 따라 천공장에 비하여 굴진효율이 90%정도(암질에 따라서는 굴진효율이 80%이하로 저감됨)로 낮으며, 이에 따라 1회의 굴진장이 짧기 때문에 발파횟수가 증가되는 문제점이 있었다.
따라서, 굴진시간과 보강시간이 길어 공기단축이 어렵고, 1발파당 굴진비용 및 천공비용이 과다하게 소요되며, 지반진동의 피해를 최소화하려면 불가피하게 2∼3회에 걸쳐 분할발파를 실시하여야 하는 문제점이 있었다.
일반적으로, 심빼기공법은 발파 메커니즘에 따라 경사공 심빼기 발파공법(V-cut공법)과 수평공 심빼기 발파공법인 실린더커트(Cylinder-cut)(Burn-cut의 개량형태임)의 심빼기 형태가 터널현장에 주로 적용되어 사용되어져 왔다.
전자의 경우는 경사 심빼기부가 단공(短孔)이고, 주변공·바닥공 및 천반공의 외곽공이 장공(長孔)으로서 천공장 및 천공각도가 다양하며 주로 1발파당 굴진장이 2m이하의 단공발파에 적용되며, 후자는 장약공의 공경보다 큰 1∼4개의 무장약공을 동일한 천공길이로 터널축에 평행하게 천공하며, 주로 1발파당 굴진장이 2m이상의 장공발파에 주로 적용된다.
먼저, 경사공 심빼기(V-cut)공법은 도3a 및 도3b에서 도시하는 바와 같이, 터널중심 부분에 공저가 서로 마주보는 2개공을 1조로 하여 3∼4개조를 평행하게 천공하고 동시에 집중 발파하여 새로운 자유면을 형성하고, 심빼기 확대공, 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)의 외곽공의 순서로 기폭시켜 가는데, 이때 각도공 발파로 생긴 새로운 자유면을 확대 발파해 가는 공법이다.
이 공법은 가장 오랫동안 사용되고 있는 심빼기 발파공법으로서, 천공 공저가 일직선이 되고 서로 마주보도록 천공하여 그 저항선의 간격은 100∼150㎜가 되도록 함으로써 심빼기공은 경사천공을 하므로 채석용적이 많으며, 경사공을 사용하므로 자유면(F)에 대한 약실의 투사면적이 크고, 심빼기공 발파에서 대괴가 나오기 쉬우며, 심빼기공의 형태를 여러 형태로 응용할 수 있다는 특징을 갖고 있다.
이 공법의 장점으로는, 번커트 또는 실린더커트공법에 비해 천공이 쉽고 천공장이 짧으며, 또한 파쇄암석편이 크게 나오므로 버럭의 비산거리가 짧고, 단공발파나 연암발파에서 효율적이며, 심빼기부에 사압발생의 우려가 없으며, 자유면이 커서 천공이 불량해도 목적한 천공장을 얻을 수 있다는 장점을 갖고 있다.
반면에 단점으로서, 굴진장에 제한을 받으며, 발파진동에 따른 소성영역 및여굴량이 증가하게 되며, 경사천공을 하므로 실제의 천공장이 짧아지고 발파효율이 낮고, 파쇄암석이 크게 나와 소할발파를 해야 하는 경우가 많으며, 심빼기의 집중발파로 발파진동이 커서 정밀 암반발파에 부적합하다.
또한, 잔류공에 의해 낙반사고의 위험이 있으며, 부석 처리시간과 다음 천공시간이 지연되어 설계시에 계획한 전체 굴진시간보다 길어지며, 경사천공을 하므로 터널 규격에 제한을 받는 단점을 갖고 있다.
이와 같은 종래의 경사공 심빼기공법은 V형공의 천공오차에 따라 발파실패의 확률이 크고, 집중장약으로 인하여 과대한 암괴발생 확률이 높으며, 자유면 형성이 용이하지 않은 단점들이 있으며, V형공을 집약발파한 후 순차적으로 확대발파하는 매커니즘을 가지고 있다.
한편, 평행공 심빼기 발파공법은 도4a 및 도4b에서 도시하는 바와 같이, 장공(長孔)발파에 사용되고 있는 것으로, 번커트(Burn-cut)공법 또는 실린더커트 (Cylinder-cut)공법이 널리 사용되고 있는데, 전자는 장약공과 같은 공경의 무장약공을 다수 천공하는 방법이며, 후자는 장약공보다 더 큰 공경, 예를들면 직경 65∼120㎜의 무장약공을 1∼4개 천공하는 방법이다.
이 2가지의 방법은 장약공의 기폭시 천공된 무장약공이 자유면(F)의 보조역할(=소자유면)을 하도록 활용함으로써 심빼기 효과를 얻는 것으로, 심빼기공(1)의 기폭후 형성된 자유면(F)을 활용하면서 순차적으로 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)의 외곽공의 순서로 점차 확대해 가는 공법이다.
따라서, 심빼기공은 자유면(F)에 대하여 직각으로 천공하되, 천공방향이 서로 평행하게 형성되므로 장공(長孔) 천공이 가능하여 1회의 굴진장이 길며, 장약공과 무장약공의 간격은 폭약의 성질이나 암질에 따라 다르지만 대체로 10∼30cm정도이며, 비중이 낮고, 순폭도가 큰 폭약을 사용해야 하며, 심빼기공의 기폭은 집중발파 또는 정확한 지발뇌관을 사용하여야 한다.
이 공법의 장점으로는, 경사공 심빼기(V-cut)공법에 비하여 발파진동이 적고, 또한 평행천공을 하므로 터널 단면의 크기에 제약을 받지 않으며, 사압(死壓)이 발생되지 않으며, 파쇄입도가 비교적 균일하여 운반 적재 효율이 높은 장점이 있다.
반면에 단점으로는, 번커트인 경우에는 번홀(Burn-hole) 주변공의 장약량이 많아지고 무장약공의 공경이 작아 자유면 역할을 충분히 하지 못할 경우 진동이 커질 가능성이 높다.
또한, 대구경 천공을 위해 비트(bit) 및 로드(rod)의 교체 필요성이 있으며, 잔류공이 남는 문제점이 발생(굴착효율 저하)하며, 천공오차에 의해 발파효율이 저하될 수 있어 고도의 천공기술이 요구되며, 최소 암편의 비산거리가 길다.
또한, 심빼기공의 채석용적이 적으므로 심빼기 부분의 폭약사용량이 많으며, 막장면과 주변 암반의 손상이 많고, 대구경의 무장약공과 무장약공 주위에 많은 장약공들을 천공해야 하므로 천공시간이 길어지는 단점이 있다.
이러한 종래기술에 따른 심빼기 발파방법은 공통적으로 심빼기부의 완벽한자유면을 확보하기 위하여 표준장약량보다 더 많은 폭약을 장전함으로써 심빼기부의 과다한 지발당 장약량으로 진동제어에 문제점이 있으며, 발파진동으로 인한 원지반의 손상이 비교적 크다.
또한, 종래의 브이커트(V-cut)공법 및 실린더커트(Cylinder-cut)공법의 심빼기 적용시에는 심빼기부 및 주변공에 천공장의 10∼20%의 잔류공이 남아 있어, 이 경우 다음단계의 발파 작업시간이 늦어져 굴진효율이 낮아진다.
특히, 터널중 상당부분이 RMR(Rock Mass Rating)기준Ⅰ,Ⅱ등급의 경암구간에 시공되기 때문에 1발파당 굴진장 증대를 통한 굴진효율증대 문제가 종종 거론되고 있다.
따라서, 본발명은 종래기술의 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 심빼기부에 2자유면의 확보를 용이하게 하기 위하여 대구경 무장약공들과 장약공들을 동심원 형태로 하여 도폭선과 정밀폭약을 이용한 선균열(pre-splitting)발파의 원리와, 1발파당 굴진장의 극대화, 잔류공의 최소화 및 심빼기공이외의 주변공 및 외곽공에 대한 초과 천공의 절감을 위하여 노천발파에서의 뿌리깎기시 추가천공(선자유면)의 원리를 도입하여 터널발파에 적용시킴으로써 본발명의 심빼기 발파방법을 개발하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 터널 심빼기부에 심빼기 보조기능으로서 동심원상의 대구경 무장약공들과 장약공들의 선균열(先龜裂)발파에 의하여 초기 암반의 구속력을 이완시켜 2자유면을 쉽게 확보할 수 있도록 함으로써 심빼기를 용이하게 할 수 있어 시공성을 높혀 주도록 하는 대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 터널 심빼기부의 장약공들과 무장약공들의 추가천공으로 전단면발파시 1발파당 최대의 굴진장을 확보할 수 있도록 하여 공사기간의 단축 및 원가절감등 경제성을 높혀 주는 대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법을 제공하는데 있다.
도1은 터널의 전단면 발파시 발파구역을 나타내는 도면
도2a는 종래기술에 따른 터널의 전단면 발파 패턴도
도2b는 도2a의 A-A선 천공단면도
도3a는 심빼기공에 대한 종래 브이커트의 천공단면도
도3b는 도3a에 따른 천공패턴을 나타내는 도면
도4a는 심빼기공에 대한 종래 실린더커트의 천공단면도
도4b는 도4a에 따른 천공패턴을 나타내는 도면
도5a는 본 발명에 따른 터널의 전단면 발파 패턴도
도5b는 도5a의 B-B선 천공단면도
도6a는 본발명의 심빼기공에 대한 패턴도
도6b는 본발명에 따른 심빼기의 발파개념을 나타내는 도면
도7a는 본발명의 심빼기 보조공의 장약상태에 대한 1실시예의 도면
도7b는 본발명의 심빼기 보조공의 장약상태에 대한 2실시예의 도면
도7c는 본발명의 단일 심빼기공의 장약상태에 대한 도면
도8a 내지 도8e는 본발명에 따라 터널의 전단면이 발파되는 과정을 나타내는 도면
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1:심빼기공 2:주변공 3:바닥공
4:천반공 5:무장약공 6:장약공
7:단일심빼기공 8:심빼기보조공 9:심빼기 확대공
F, F1, F2:자유면 u1:추가천공장
본 발명의 기술구성을 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.
본발명은 터널을 굴착하고자 하는 막장면을 영역별로 소정깊이의 심빼기공 (1), 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)의 천공구멍들을 형성한 후, 이 천공된 구멍내에 지발뇌관 및 폭약들을 장전하여 장약공(6)들을 형성한 후, 이 장약공(6)들의 입구를 전색물로 전색시킨 다음, 발파기로 지발뇌관을 기폭시킴으로써 암반을 굴착하는 터널발파공법에 있어서,
심빼기영역의 정중앙에 1개의 장약공으로 단일심빼기공(7)과, 이 단일심빼기공(7)을 중심으로 일정반경을 갖는 동심원상에 대구경 무장약공(5)들과 장약공(6)들이 각각 소정의 간격으로 교대로 배치되는 심빼기 보조공(8)들과, 상기 심빼기 보조공(8)들로부터 외부로 순차적으로 각각 일정반경을 갖는 복수개의 동심원상에 각단계별로 일정간격으로 배치되는 장약공(6)들로 이루어진 심빼기 확대공(9)들을형성한 후,
기폭시 인공 소자유면의 역할을 하는 대구경 무장약공(5)들과 장약공(6)들로 이루어진 동심원상의 심빼기 보조공(8)들이 원형으로 선균열 발파된 이후, 심빼기영역 정중앙부의 단일심빼기공(7)이 발파되어 원형의 심빼기가 이루어져서 초기 자유면(F2)을 확보한 후, 단계별로 동심원상의 심빼기 확대공(9)들이 순차적으로 일정 지연시차를 갖고 발파됨을 그 기술구성상의 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본발명의 발파공법은 도5a 및 도5b, 도8a 내지 도8e의 도시와 같이, 심빼기영역에 동심원상으로 배열하는 대구경 무장약공(5)들과, 이들 무장약공(5)들 사이에 장약공(6)들을 배치하여 원형의 선균열(pre-splitting)발파의 개념을 도입하여 심빼기영역에서 선균열에 의한 심빼기발파가 용이하도록 하며, 또한, 본발명은 1발파당 최대굴진장을 갖게 하기 위해 노천발파에서의 추가천공(u1) (sub-drilling)의 원리를 터널발파의 심빼기에 적용하여 굴진효율을 한층 더 향상시킬 수 있도록 하여 1발파당 굴진장을 최대로 하고자 하는 독특한 발파 메커니즘을 가지고 있다.
즉, 터널발파에서는 심빼기공의 발파결과가 주변에 큰 영향을 준다는 것에 착안하여 터널굴착이 1자유면(F1)의 발파이기 때문에 새로운 2자유면(F1, F2)을 형성시켜 주는 심빼기의 형성과정과 2자유면(F1, F2)이 만들어진 결과에 따라 발파성패가 결정되기 때문에, 본발명의 구성과 같이, 심빼기영역내에 일정반경을 갖는 대구경 무장약공(5)(ø= 65∼120㎜)들을 동심원상으로 등간격으로 배치하고, 이들 무장약공(5)들 사이와 동심원의 정중앙에 장약공들을 형성한 후, 원형의 무장약공(5)들 사이의 장약공들은 약장약으로 기폭시켜 선균열(pre-splitting)을 형성시킨다.
이후, 일정 시간차를 두고 심빼기영역의 정중앙에 있는 1개의 장약공인 단일심빼기공(7)을 표준장약으로 기폭시키면 대구경 무장약공(5)들에 의한 선균열발파의 복합효과로 초기 심빼기에 따른 암반의 초기 구속력을 완화시켜 지름이 450∼ 550㎜되는 대구경공의 2자유면(F1, F2)을 얻게 되어 심빼기 효과가 극대화되며, 또한, 계획된 굴진장을 확보하기 위하여 심빼기공 부분에서만 계획된 굴진장보다 천공장을 20∼30㎝ 초과 천공함으로써 심빼기 발파에 이어 주변공(2)이 발파될 시 추가천공장(u1)이 선자유면의 역할을 하므로 다른 주변공(2)은 굴진장 정도만큼 천공하여도 되는 원리이다.
즉, 심빼기 발파에 이어지는 확대공 발파에 대해서 유효한 자유면을 주기 때문에 굴진 막장에서 발파가 잘되게 하기 위한 요소중 하나는 무장약공(5)들의 깊이와 공경으로 이들 공심을 깊게 하고 공경을 늘리면 효율적인 굴진을 기대할 수 있기 때문이다.
이 방법을 터널의 심빼기 발파에 응용함으로써 초기 암반의 구속력을 완화시켜 자유면을 쉽게 확보할 수 있으며, 천공길이만큼 굴진장을 확보할 수 있기 때문에 종래의 굴진장은 천공장의 90%이나, 본발명의 굴진장은 98%이상으로 종래의 심빼기 발파공법에 비하여 굴진효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 원리로 이루어진 본발명의 실시예에 대하여 설명한다.
먼저, 터널의 막장면에서 영역별 천공단계로 도6a에서 도시하는 바와 같이, 심빼기영역의 정중앙에 장약공 1개의 단일심빼기공(7)을 천공하고, 그 주위로 지름이 ø인 원형의 동심원상에 5개의 무장약공(5)들과, 이 무장약공(5)들 사이에 5개의 장약공(6)들로 이루어진 심빼기 보조공(8)들을 천공한다. (필요에 따라 무장약공 및 장약공의 수는 증가시킬 수도 있다.)
이때, 대구경 무장약공(5)들의 위치는 발파시 만들어지는 균열권 안에 있게 하며, 상기 심빼기영역내의 장약공(6)들 및 대구경 무장약공(5)들은 1자유면(F1)과 직각으로 실린더커트의 형태로 천공되며, 동심원상의 대구경 무장약공(5)들과 장약공(6)들로 이루어진 심빼기 보조공(8)들과, 이 심빼기 보조공(8)들의 외부로 심빼기영역내에서 단계별로 일정반경을 갖는 복수개의 동심원의 형태로 심빼기 확대공 (9)들을 천공한다.
이때, 도6a의 도시와 같이, 지름 ø= 2W 이고, 원형 심빼기부의 반지름은 W= (4∼6)d 이며, 동심원상의 무장약공(5)들의 간격(S)은 d1×(2∼3) 이 되도록 위치를 설정하고, 이들 무장약공(5)들 및 심빼기 전체의 장약공(6)들의 천공깊이는 주변공 (2)보다 (2∼3)×0.3W가 되도록 더 깊게 천공하여 노천발파에서의 원활한 뿌리깎기를 위한 추가천공(sub-drilling), 즉 선자유면(u1)의 효과를 얻도록 한다.
여기에서, W는 저항선으로 도6a의 도시와 같이, 정중앙의 단일심빼기공(7)에서 동심원상의 무장약공(5)까지의 거리(W)는 (4∼6)×d이며, 제1동심원상의 원형심빼기 영역의 지름은 대체로 ø= 450∼550㎜로 형성된다.
여기에서, Ø:원형심빼기 영역의 지름을 나타내며,
한편, 심빼기공이외의 공, 즉 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)등 외곽공의 천공간격 및 깊이는 현지암반 및 작업조건에 따라 결정하되 원리상 종래의 실린더커트와 동일하며, 터널의 전단면에 대하여 도5a 내지 도5b에서 도시하는 바와 같이 배열되며, 하기 표1에 기재한 바와 같이 천공하였다.
종래기술 및 본발명의 천공 및 장약조건
구분 종래기술 본발명
대상암반 경암 경암
단면적(m2)(13.62×8.256) 87.775 87.775
천공장(m) 심빼기공 4.2 4.0
주변공 4.2 3.8
굴진장(m) 3.8 3.8
천공수(개) 무장약공 4 5
장약공 186 181
총 장약량(㎏) 454.2 432.5
비 장약량(㎏/㎥) 1.362 1.297
지발당 최대 장약량(㎏/delay) 26.25 26.25
상기와 같이, 천공이 완료된 후 장약단계로서, 원형의 선균열(pre- splitting)형성을 위한 심빼기 보조공(8), 정중앙에 위치한 단일심빼기공(7)의 장약에 대해서는 유의하여야 하며, 그외의 공, 즉 두번째 이후의 장약공(6)들에 대한 장약원리는 번커트 또는 실린더커트와 동일하다.
우선 선균열 형성을 위한 심빼기 보조공(8)들의 장약은 표3에 기재된 바와 같이, 2가지 방법이 있다.
첫째는, 도7a에 도시한 바와 같이, 공저에 다이너마이트(GD) 0.375kg을 장약하고, 이를 도폭선(40g/m)과 연결하여 공외로 뽑아낸다. 이때 폭약의 위력을 충분히 활용할 수 있도록 2개소, 즉 300㎜, 400㎜ 길이만큼 완전 전색을 실시한다. 이때, 도폭선을 활용하는 주된 이유는 약장약으로 선균열 효과를 얻기 위해서이다.
둘째는, 도7b에 도시한 바와 같이, 도폭선 대신에 저비중 저폭속인 정밀폭약 (Finex-1)으로 장약하는 방법으로서, 공경과 약경의 차이를 이용한 조절발파에서 모암의 손상 및 여굴을 방지할 목적으로 굴착선공에 사용되어져 온 것으로 디커플링(decoupling)의 효과를 심빼기공에 활용하여 선균열의 효과를 극대화시키기 위함이다.
다음으로, 중앙에 위치한 단일심빼기공(7)의 장약은 암반조건에 따라 다를 수 있지만 그 표준 예를 들면 하기 표3의 기재와 같다. 즉, 도7c에 도시한 바와 같이, 천공장의 70∼80%를 젤라틴 다이너마이트 등 폭약류로 장약하고, 나머지 20∼30% 구간은 완전 전색을 실시한다.
이와 같이, 정중앙의 단일심빼기공(6)에 표준장약을 한 이유는 앞단계에서 형성된 선균열구간을 완전히 파쇄후 이동시킬 수 있는 폭력을 얻기 위함이다.
종래기술의 전단면 장약량의 제원
구분 공수(공) 1공당 장약량(㎏) 총장약량(㎏) 비고
무장약공 4 - - 젤라틴 다이너마이트 폭약:(ø32m/m x 400m/m x 375g)정밀폭약-1:(ø17m/m x 425m/m x 100g)
심빼기공 13 3.0 39.0
주변공 114 2.625 299.25
천반공 37 1.35 49.95
바닥공 22 3.00 66.0
계 190 454.2
본발명 전단면 장약량의 제원
구분 공수(공) 1공당 장약량(㎏) 총장약량(㎏) 비고
무장약공 5 - - 젤라틴 다이너마이트 폭약:(ø32m/m x 400m/m x 375g)정밀폭약-1:(ø17m/m x 425m/m x 100g)도폭선:(40g/m)
심빼기 보조공 5 GD 도폭선 GD 도폭선
0.375 0.16 1.875 0.8
단일 심빼기공 1 3.375 3.375
심빼기 확대공 16 3.0 48.0
주변공 100 2.625 262.5
천반공 37 1.35 49.95
바닥공 22 3.0 66.0
계 186 432.5
한편, 장약시 뇌관의 기폭시차 선정은 본 심빼기 발파의 성패를 좌우하는 중요한 요소 중 하나로서 선균열 형성을 위하여 최초로 기폭되는 심빼기 보조공(8)은 제발발파를, 이후 기폭되는 정중앙의 단일심빼기공(7), 2번째, 3번째, 4번째의 심빼기 확대공(9)들은 각각 20∼100ms이내의 지연시차를 갖는 지발 전기뇌관을 기폭시킨다.
심빼기 기폭단계에 따른 2자유면(F1,F2)의 형성과정을 설명하면 다음과 같다.
단일심빼기공(7)의 기폭이후 모든 심빼기공(1)의 공별 기폭시차를 앞에서 설명한 바와 같이, 20∼100ms이내의 시차를 적용한 주된 목적은 폭력에 의해 암반이 파쇄후 이동할 수 있는 충분한 시간차이를 제공하기 위해서이다.
따라서, 도6b에서 도시하는 바와 같이, 심빼기공의 기폭에서 원형의 선균열 형성을 위한 심빼기 보조공(8)들이 기폭된 이후, 정중앙의 단일심빼기공(7)의 기폭이 완료되면, 이때 암석은 40∼60m/s의 속도로 움직인다는 것이 입증되어짐에 따라 4m깊이로 천공된 심빼기영역이 깨끗이 발파되기 위해서는 심빼기 보조공(8)들과 단일심빼기공(7)의 지연시차는 40ms로 기폭되게 하였다.
이와 같이, 첫번째 단일심빼기공(7)의 기폭이후, 2번째 심빼기 확대공(9)들은 원통형의 2자유면(F1, F2)의 형성에 따른 충분한 암석파쇄 이동시간을 제공하기 위하여 60ms의 지연시차를 두고 기폭되었다.
또한, 3번째, 4번째 심빼기확대공(9)들이 기폭되는 지연시차는 20∼100ms의 지연시차를 갖는 지발뇌관으로 기폭시킴으로써 완벽하게 심빼기부의 뿌리깎기가 이루어져 새로운 2자유면(F1, F2)을 형성하게 된다.
즉, 심빼기 보조공(8)들이 기폭되면 동심원상의 선균열이 형성되고, 선균열권내의 정중앙에 배치된 단일심빼기공(7)이 일정 시간차를 두고 기폭되면 대구경 무장약공(5)들과, 심빼기 보조공(8)들의 복합효과로 2자유면(F1, F2)을 형성하게 되고, 이어 심빼기 확대공(9)들이 순차적으로 발파됨에 따라 심빼기에 의한 자유면 (F2)이 확장되어 도8a에서 도시한 바와 같이, 지름이 450㎜∼550㎜의 크기를 갖는 대구경공이 형성됨으로 시추(boring)를 하여 인공적으로 자유면을 형성한 것과 동일한 효과를 얻는다.
이어서, 심빼기 확대공(9)들이 기폭되면 자유면이 확대되어 심빼기가 완료되는데, 이때 형성된 2자유면(F1, F2)의 크기는 대체로 가로(1.5m∼2.5m)×세로(1.5m∼2.5m)의 크기로 도8b의 도시와 같이, 각 단계별로 2자유면(F1, F2)의 공간이 뚜렷이 확대되어짐을 확인할 수 있다.
다음으로 심빼기공(1) 이외의 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)등의 장약량 및 기폭시차는 종래의 실린더커트와 동일한 원리를 적용하며, 그리고 표4의 기재와 같은 기폭순서로 발파되어 도8c 내지 도8e의 순으로 자유면(F2)이 확대되면서 발파되어짐을 알 수 있다.
한편, 기폭방법은 크게 비 다단식 기폭방법과 다단식 기폭방법으로 구분할 수 있으며, 비 다단식 기폭방법은 종래의 전기뇌관을 이용한 기폭방법이며, 다단식 기폭방법은 다단식 발파기를 이용하여 기폭시키는 방법으로 진동제어가 가능하고, 원지반의 손상을 최소화할 수 있으며, 이 2가지의 방법은 모두 본발명에 적용가능함을 밝혀 둔다.
본발명은 상기 표3의 기재와 같이, 천공 장약하고 그 발파시스템은 다단식 발파로써 도5a의 도시와 같이, 6개의 영역을 구성하여 심빼기영역에 1번 보조모선, 하단부 좌측에 2번 보조모선, 하단부 우측에 3번 보조모선, 상부 좌측에 4번 보조모선, 상부 우측에 5번 보조모선, 상단부 중앙에 6번 보조모선을 다단식 발파기에 연결시켜 기폭시켰으며, 이때 회로당 시차는 20ms로 조정하였으며, 그 기폭시차는표4와 같다.
또한, 다단식 발파기에서 회로별 지연시차를 20ms로 조정하여 6개의 회로를 사용할 경우, 6회로(回路)까지의 통전시간은 100ms가 소요됨에 따라 터널발파의 심빼기에서 첫번째 기폭되는 뇌관은 통전시간(100ms)이후의 뇌관을 사용하여야 단선 (cut-off)을 방지할 수 있다.
한편, 다단식 발파기는 지발당 장약량을 감소시키기 위해 보조모선을 최대 10개까지 연결시킬 수 있으나, 본 실험에서는 다단식 발파기에서 사용하고자 하는 회로의 통전시간을 고려하여 첫 기폭되는 뇌관의 지연시차는 사용하고자 하는 마지막 회로의 통전시간 이후의 기폭시차를 갖는 뇌관을 선정하여야 하는데, 여기에서는 첫번째 기폭되는 뇌관 140ms(MS 7번)를 사용하였으며, 총 181개공의 장약공들을 6개영역으로 구분하고, 6개의 보조모선을 연결시켜 전단면 1회로 기폭시켰다.
본발명의 발파공법 원리에 의하여 터널 전단면 발파는 다단식 발파기를 이용한 발파방법에 의해 도8a 내지 도8e에서 도시하는 바와 같이, 심빼기공(1)이 완벽하게 발파되어 2자유면(F1, F2)이 확보되면 연속적으로 다음단계에 의해서 나머지 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)의 외곽공까지 동심원상으로 영역별 설정된 시차에 따라 순차적으로 발파된다.
회로별 뇌관기폭시차표 (설정 지연시차:20ms)
회로번호 1(0ms) 2(20ms) 3(40ms) 4(60ms) 5(80ms) 6(100ms) 비고#1(총뇌관수) 비고#2
MS 7 140(5) 5 심빼기영역(22개공)
9 180(1) 1
12 240(1) 1
13 260(1) 1
14 280(1) 1
15 300(1) 1
16 320(1) 1
17 340(1) 1
18 360(1) 1
19 380(1) 1
LP 4 400(1) 1
5 500(1) 1
6 600(1) 1
7 700(1) 1
8 800(1) 1
9 900(1) 1
10 1000(1) 1
11 1200(1) 1
12 1420(3) 1440(3) 1460(1) 1480(1) 1500(3) 11 확대영역(159개공)
13 1620(3) 1640(3) 1660(2) 1680(2) 1700(2) 12
14 1820(3) 1840(3) 1860(2) 1880(2) 1900(2) 12
15 2020(3) 2040(3) 2060(2) 2080(2) 2100(2) 12
16 2520(3) 2540(3) 2560(3) 2580(3) 2600(3) 15
17 3020(3) 3040(3) 3060(1) 3080(1) 3100(3) 11
18 3520(1) 3540(2) 3560(3) 3580(3) 3600(2) 11
19 4020(1) 4040(1) 4060(3) 4080(3) 4100(3) 11
20 4520(4) 4540(4) 4560(2) 4580(2) 4600(3) 15
21 5020(2) 5040(2) 5060(3) 5080(3) 5100(1) 11
22 5520(2) 5540(2) 5560(3) 5580(3) 5600(2) 12
23 6020(2) 6040(2) 6060(2) 6080(2) 6100(2) 10
24 6520(2) 6540(2) 6560(2) 6580(2) 6600(2) 10
25 7020(2) 7040(2) 7100(2) 6
계 181개
* ()은 뇌관수임.
본 심빼기의 주요특성중 하나는 심빼기 보조공(8)들을 이용하여 선균열 효과를 얻은 점이다. 지금까지 선균열 기폭방법은 주로 발파로 인한 지반진동의 제어또는 이완영역의 확산방지를 목적으로 사용하였다.
그러나, 본 발명에서는 종래 방법에 비하여 더욱 효과적인 2자유면(F1, F2)을 갖는 대단면 심빼기를 얻기 위하여 약장약으로 기폭시켜 암반내에 선균열을 형성시킴으로써 정중앙의 첫번째 단일심빼기공(7)의 파쇄효과를 높히도록 한 점이다. 따라서, 2자유면(F1, F2)을 갖는 대구경공을 확보한다는 점에서 그 특징이 있다.
또한, 본발명은 거의 천공장만큼 굴진장의 약 98%를 얻을 수 있기 때문에 심빼기부를 제외하고는 굴진장/천공장=1에 가깝다. 다만, 심빼기공(1)들은 심빼기 효과를 증대시키기 위하여 주변공(2)보다 20∼30cm 더 길게 천공한다.
이에 따라, 본발명은 심빼기부의 선균열과 동심원상의 무장약공(5)들 및 약장약으로 기폭되는 장약공(6)들의 복합효과로 잔류공이 없이 굴착되며, 공당 장약량이 종래 방법보다 적어 이로 인한 문제점이 없다.
따라서, 심빼기부의 초과천공(sub-drilling)으로 인하여 초기 자유면(F2)이 완벽히 형성되어 잔류공이 없는 상태에서 그외의 나머지 부분의 장약공들이 확대발파되므로 계획된 단면의 굴진효율이 높게 나타나며, 필요시 제어발파에 의해서 주변암반의 손상도 현저하게 줄일 수 있으며, 심빼기공(1)에서의 5∼10%의 초과천공만으로도 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)의 외곽공의 초과천공이 없어도 매우 높은 굴진효율을 기대할 수 있으며, 효과적인 발파를 실시할 수 있게 된다.
본발명에 의한 발파공법의 효율성, 시공성, 경제성 등을 비교분석하기 위하여 시공현장에서 동일한 암반조건 및 터널규격으로 시험발파를 실시하고, 이 시험발파의 결과를 통해 굴진효율, 비장약량, 천공시간, 발파후 비산거리, 파쇄입도등을 조사하여 종래의 발파공법과 비교하여 하기 표5에 기재하였다.
종래의 발파공법과 본발명의 발파공법과의 결과비교
구분 종래기술 본발명
굴진효율 90∼95% 98∼100%
평균 비산거리(m) 63.5 48.63
평균 잔류공 깊이(㎝) 30.0 2.0
총 천공장(m) 798 712.2
천공장 감쇠율(%):재래식 기준 10.75% (85.8m감소)
총천공시간(점보드릴 3boom 기준, 분) 223.30(≒3시간 43분) 206.38(≒3시간 26분)
천공시간 감쇠율(%)재래식 기준 7.58% (16.92분 감소)
먼저, 굴진효율면에서 본발명의 발파공법이 98∼100%의 효율로 종래의 발파공법보다 상당히 높은 발파효율을 나타내고 있으며, 이와 같이 발파효율이 높은 이유는 1단계로 원형 선균열 발파공법으로 인한 심빼기 발파로 초기 암반의 구속력을 완화시켜 심빼기부의 암반 이완영역이 확대되어 자유면(F2)을 쉽게 확보할 수 있어 심빼기공 발파로 대구경(450∼550㎜)의 원통형 2자유면(F1, F2)이 형성됨에 따라 잔류공 깊이가 2㎝이하로 거의 완벽한 발파가 이루어졌기 때문이다.
한편, 비장약량은 암석의 단위체적당 소모된 화약량을 나타내는 것으로, 비장약량이 적을수록 동일한 부피의 암반을 발파하는데 더 적은 양의 화약이 소모된다는 것을 의미하는데, 비장약량은 1.297㎏/㎥으로 종래 발파공법에 비해 적은 값을 보이고 있어, 사용 화약량의 감소로 인한 비용절감의 효과가 있으므로 경제적인 공법으로 평가된다.
본발명의 발파공법의 비장약량이 전반적으로 적은 값으로 나타나 본발명의 발파공법이 효율성 및 경제성이 우수한 발파공법임을 나타낸다. 이는 원형 심빼기 보조공(8)들이 암반의 구속력을 최소화하여 초기 자유면(F2)의 확보가 용이해져 심빼기공(1)에서 확실한 2자유면(F1, F2)이 형성되므로, 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)의 외곽공이 순차적으로 발파될 시 폭약사용량이 절감되었기 때문이다.
천공시간 비교(3 boom 점보드릴기준)
구분 종래기술 본발명 비고
공수(공) 천공장(m) 1공당천공시간(분) 총천공시간(분) 공수(공) 천공장(m) 1공당천공시간(분) 총천공시간(분)
무장약공(ф105㎜) 4 4.2 21 84 5 4.0 20 100
심빼기공(ф45㎜) 13 4.2 3.15 40.35 22 4.0 3 66
주변공, 바닥공 및 천반공 173 4.2 3.15 544.95 159 3.8 2.85 453.15
합계 190 669.9 186 619.15
실제천공 소요시간 223.3 206.38
한편, 천공시간면에서 본발명의 발파공법의 천공시간이 적게 소요됨을 알 수 있는데, 종래의 발파공법에서의 천공시간은 본발명의 발파공법보다 약 17분정도 더소요되는데, 이는 본발명의 발파공법에 비해서 계획된 굴진장을 확보하기 위한 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)의 외곽공의 천공장이 심빼기공(1)과 모두 동일하기 때문이다.
이에 반해, 본발명의 발파공법은 계획된 굴진장을 확보하기 위해서 심빼기부만 계획된 굴진장보다 5∼10% 추가천공(u1)하는 것만으로도 계획된 굴진장을 확보할 수 있기 때문에 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)의 외곽공의 불필요한 추가천공 시간이 감소되어 본발명의 발파공법의 천공시간이 종래의 발파공법보다 절감됨을 알 수 있다.
기타 비산거리는 발파후 파암이 막장면으로부터 날아간 최대거리를 측정한 것으로서, 최대비산거리 또한 본발명에서는 짧게 나타났는데, 이러한 짧은 비산거리로 인하여 작업장 주위의 풍관이나 전기판넬, 착암용수 파이프 등을 막장 가까이 설치하는 것이 가능하여 굴진싸이클당 작업시간이 절약될 수 있을 것으로 판단된다.
파쇄입도 비교
구분 종래기술 본발명
파쇄입도크기 50㎝이하 60 % 70 %
50∼80㎝ 40 % 30 %
기타 파쇄도면에서 종래의 발파공법에 비해 본발명의 발파공법이 초기 자유면(F2) 확보가 용이해져 완벽한 2자유면(F1, F2) 발파가 이루어져 암석이 적당한 크기로 파쇄되었다.
한편, 일반적으로 발파진동의 크기에 영향을 크게 미치는 요소로는 지발당 최대장약량과 폭원과의 거리를 들 수 있는데, 이 중에서 인위적으로 조절가능한 지발당 최대장약량에 의해 발파작업이 제한을 받는 것이 일반적이다.
그런데, 터널 발파에 있어 일반적으로 지반진동이 가장 크게 나타난 부분이 심빼기에 의한 발파진동인데, 발파진동면에서 본발명의 발파방법은 선균열에 의한 대구경 무장약공(5)들에 의한 심빼기에 의해 단일 자유면(F1)에서 암반의 구속력이 완화되어 심빼기부의 초기자유면(F2)이 완벽히 확보되어 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)의 외곽공의 확대발파는 완벽한 2자유면(F1, F2)의 발파로 이루어지므로 발파진동이 현저히 감소됨을 알 수 있다.
결론적으로 본발명의 발파공법은 심빼기부의 원형 선균열(pre-splitting)발파의 원리와 노천발파의 추가천공(sub-drilling)의 원리를 이용하여 심빼기영역의 초기 암반의 구속력을 완화시켜 자유면(F2)의 확보를 쉽게 하여 주며, 이어서 발파되는 주변공(2)의 완벽한 2자유면(F1, F2) 확보가 이루어지므로 굴진효율을 극대화시킬 수 있다.
따라서, 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)의 초과 천공을 절감함과 동시에 효율적인 심빼기 효과에 따른 1발파당 굴진장을 종래의 심빼기공법보다 한층 더 향상시킬 수 있으며, 발파진동의 제어가 필요한 때는 다단식 발파기를 이용한 기폭방법을 적용함으로써 모암에 대한 암반손상을 최소화하고 발파로 야기되는 발파공해(진동,소음), 비석을 제어할 수도 있다.
이상의 실험결과들에 의하면 본발명의 발파공법이 효율성, 경제성, 안정성 등에서 뛰어난 특성을 가지고 있다.
본발명은 각종 터널 건설공사에 있어서 무지보 구간의 장공(長孔) 발파가 가능한 현장, 즉 터널의 내측 중심부에서 경암발파시 효과적이며, 종래의 발파공법보다 1발파당 굴진장을 크게 할 수 있으며, 다단식 발파공법과 병행 적용시 원지반에 대해 손상을 최소화하고 발파진동, 발파소음, 파쇄입도, 비석 등 품질관리 측면에서 종래의 발파공법보다 훨씬 우수한 결과를 얻을 수 있다.
또한, 특이한 발파 메커니즘으로 심빼기에서 선균열에 의하여 암반의 구속력을 완화시켜 자유면(F2)을 쉽게 확보할 수 있으며, 천공길이만큼 굴진장을 확보할 수 있기 때문에 종래의 심빼기 발파공법에 비하여 굴진효율을 극대화시킬 수 있고, 안전작업은 물론 모암의 안정성 확보에도 기여할 수 있으므로 품질관리 및 안전성 확보면에서도 파급효과가 크게 될 것이다.
따라서, 본 발명은 터널 심빼기 영역에 심빼기 보조기능으로서 동심원상의 대구경 무장약공들과 장약공들의 원형 선균열발파에 의하여 초기 자유면(F2)의 확보가 용이하고, 초기 암반의 구속력을 이완시켜 2자유면(F1, F2)의 형성을 쉽게 확보할 수 있도록 함으로써 심빼기를 용이하게 할 수 있고, 수평천공을 함으로써 1발파당 굴진장을 종래의 발파방법보다 더 크게 할 수 있으며, 이에 따라 굴착효율이 증대되어 시공성을 높혀 주는 효과가 있다.
또한, 터널 심빼기영역의 장약공들과 무장약공들의 추가천공(u1)으로 심빼기부만 더 길게 천공함으로써 초과천공으로 완벽한 대구경공의 2자유면(F1, F2)이 형성되기 때문에 전단면 발파시 1발파당 최대의 굴진장을 확보할 수 있도록 하여 줄 뿐만 아니라, 심빼기 중심부의 자유면(F2) 확보가 양호하여 기존방법과 같이 주변공등의 확대공에서 굴진장 확보를 위한 추가천공(u1)이 필요없으며, 잔류공이 남지 않으므로, 공사기간의 단축 및 원가절감등 경제성을 높혀 주는 효과가 있다.
기타, 장공발파를 하기 위한 브이커트(V-cut)공법과 실린더(Cylinder-cut)공법을 병행할 필요가 없으며, 천공작업시 천공기사의 숙련도가 필요없어 천공작업이 용이하며, 종래의 브이커트(V-cut)공법 및 실린더(Cylinder-cut)공법에 비해 발파진동이 적으며, 터널단면의 크기에 제약을 받지 않으며, 또한 막장면과 주변암반에 손상이 적다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본발명은 1발파당 굴진장의 증대로 발파효율의 극대화와 이로 인하여 굴착비용의 절감 및 공기단축은 물론이고, 공기단축에 따른 전체적인 공사비 절감으로 시공성, 경제성, 안정성이 우수한 경제적인 굴착작업을 수행할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (9)

  1. 터널을 굴착하고자 하는 막장면을 영역별로 소정깊이의 심빼기공(1), 주변공(2)·바닥공(3) 및 천반공(4)의 천공구멍들을 형성한 후, 이 천공된 구멍내에 지발뇌관 및 폭약들을 장전하여 장약공(6)들을 형성한 후, 이 장약공(6)들의 입구를 전색물로 전색시킨 다음, 발파기로 지발뇌관을 기폭시킴으로써 암반을 굴착하는 터널발파공법에 있어서,
    심빼기영역의 정중앙에 1개의 장약공으로 단일심빼기공(7)과, 이 단일심빼기공(7)을 중심으로 일정반경을 갖는 동심원상에 대구경 무장약공(5)들과 장약공(6)들이 각각 소정의 간격으로 교대로 배치되는 심빼기 보조공(8)들과, 상기 심빼기 보조공(8)들로부터 외부로 순차적으로 각각 일정반경을 갖는 복수개의 동심원상에 각단계별로 일정간격으로 배치되는 장약공(6)들로 이루어진 심빼기 확대공(9)들을 형성한 후,
    기폭시 인공 소자유면의 역할을 하는 대구경 무장약공(5)과 장약공(6)들로 이루어진 동심원상의 심빼기 보조공(8)들이 원형으로 선균열 발파된 이후, 심빼기영역 정중앙부의 단일심빼기공(7)이 발파되어 원형의 심빼기가 이루어져서 초기 자유면(F2)을 확보한 후, 단계별로 동심원상의 심빼기 확대공(9)들이 순차적으로 일정 지연시차를 갖고 발파됨을 특징으로 하는 대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 심빼기영역내의 장약공(6)들과 대구경 무장약공(5)들의 천공장은 주변공(2)·바닥공(3) 또는 천반공(4)의 외곽공 천공장보다 20∼30㎝정도 더 길게 천공된 것을 특징으로 하는 대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 대구경 무장약공(5)들의 직경은 65∼120㎜인 것을 특징으로 하는 대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 장약공(6)들 및 무장약공(5)들은 1자유면(F1)에 직각으로 천공되는 실린더커트의 형태임을 특징으로 하는 대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법.
  5. 제1항에 있어서, 심빼기 보조공(8)들은 선균열을 위하여 제발발파됨을 특징으로 하는 대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법.
  6. 제1항에 있어서, 심빼기 보조공(8)들은 약장약으로 기폭됨을 특징으로 하는 대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법.
  7. 제1항에 있어서, 심빼기공(7)들은 20∼100ms의 지연시차를 갖는 지발뇌관을 기폭시켜서 발파됨을 특징으로 하는 대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법.
  8. 제1항에 있어서, 원형의 심빼기 보조공(8)들이 기폭된 이후, 단일심빼기공 (7)의 기폭된 이후의 영역크기는 지름이 450∼550㎜인 대구경공인 것을 특징으로 하는 대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법.
  9. 제1항에 있어서, 심빼기영역의 크기는 가로(1.5m∼2.5m)×세로(1.5m∼2.5m) 의 크기인 것을 특징으로 하는 대구경 무장약공들과 선균열에 의한 터널의 심빼기방법.
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