KR100439874B1 - 2자유면에서의 다단 분할 벤치 발파방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2자유면에서의 다단 분할 벤치 발파방법에 관한 것으로서, 암반의 사면 절취, 터파기, 암파쇄, 채광, 채석 등 화약류를 이용하여 대상 암반을 천공 발파 할때 발생되는 발파 공해, 즉 발파 진동, 소음, 비석 및 발파 경계면 손상 등 공해 요소를 제어하면서 일시에 많은 양을 천공 발파하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여, 본 발명은 당해 지역의 발파 공해 규제 및 관리 기준치 이내의 지발당 장약량에 적합하도록 굴착하고자 하는 암반의 계단 높이(11)를 다단(7,8,9)으로 분할한 후에, 각 단의 발파공들을 각각의 최소 저항선상에서 천공깊이의 단수와 같이 공간격을 등간격으로 나누어 배공하여 천공하고, 지발 뇌관을 이용하여 제1단부터 순차적으로 기폭시키기 때문에, 일시에 많은 굴착량을 천공한여 발파할 수 있어 작업 능률이 향상되고, 발파 공해 제어가 용이하여 작업의 안전성이 유지되며, 파쇄 효율이 좋아진다.

Description

2자유면에서의 다단 분할 벤치 발파방법{omitted}

본 발명은 2자유면에서의 다단 분할 벤치(Bench) 발파방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 암반의 사면 절취, 터파기, 암파쇄, 채광, 채석등시, 화약류를 이용하여 대상 암반을 천공 발파 할때 발생되는 발파 공해, 즉 발파 진동, 소음, 비석, 발파면 손상 등 공해 요소를 제어하면서 일시에 많은 양을 천공 발파할 수 있는 다단 분할 벤치 발파방법에 관한 것이다.

종래, 2자유면을 갖는 암반 발파방법으로는, 제발 발파방법, 집중 발파방법, 계단식(벤치) 발파방법 등이 있다.

상기 제발 발파방법은, 일반적으로 여러개의 발파공을 동시에 발파하는 방법이다. 이 방법은 제발 발파효과에 의해 발파효율을 높일 수는 있으나, 다량의 폭약이 동시에 폭발되기 때문에, 발파 진동, 소음, 비산 및 발파 경계면 손상이 크고, 이에 의해 장소에 따라 적용 제한을 받는 문제점이 있었다.

상기 집중 발파방법은, 최소 저항선이 커지면 천공 지름도 최소 저항선에 비례하여 크게 하지 않고, 작은 지름의 발파공들을 좁은 간격으로 인접하게 하여 여러개 천공하여 발파함으로써, 큰 저항선에 대해서도 발파가 가능하다. 즉, 이 방법은 상기와 같이 큰 저항선에 대해 작은 천공 지름으로 집중하여 천공하여 발파하는 것으로서 조합 발파방법이라고도 한다. 이 발파방법의 장점은. 1) 천공비가 절약되고, 2) 파괴암의 분쇄가 적어지고, 3) 파괴 암석의 비산이 적고, 4) 암석이 강인하고 일정한 절리가 없는 암석에도 이용할 수 있고, 5) 단일 발파보다 동일 장약량으로 많은 채석량을 얻을 수 있다는데 있다. 그러나, 이 방법 역시, 다량의 폭약이 동시에 폭발되기 때문에, 발파 진동, 소음 및 발파 경계면 손상이 커서 장소에 따라 적용 제한을 받는 문제점이 있었다.

한편, 상기 계단식 발파방법은, 대규모의 석회석 등 노천 광산에서 이용할 때, 또는 암석 발파를 하여 평탄면이나 사면을 조성하고자 할 때 사용되는 발파방법이다. 이 방법은 자유면으로부터 후퇴하면서 1열 또는 몇열의 천공을 계단에 대하여 보통 수직으로 실시하고, 계단이 정점 아래 방향으로 이동되게 하는 발파방법이다. 이 발파방법의 장점은, 1) 평지에서 작업이 가능하고 낙석, 붕괴 등의 위험이 적어 안전하고, 2) 작업이 단순화되며, 또한 발파 계획도 단일화하여 설계한 대로 실시되고, 3) 계획적 채굴이 이루어짐으로써, 다량 채굴이 가능하여 생산량을 확보할 수 있고, 4) 암층에 변화가 있더라도, 선별하여 채굴할 수 있으므로, 품질 관리상 유리하고, 5) 각종 고성능의 대형 기계류 도입이 가능하므로, 경제적이고, 6) 다른 발파방법에 비해서, 비교적 옥석의 발생이 적으며, 7) 장공 발파를 위해 저비중의 안포 폭약 등 값싼 폭약을 사용할 수 있다는데 있다. 그러나, 이 발파 방법은, 다른 노천 채굴법에 비교해서, 개발 공사 기간이 길고, 또한 계단 조성을 위해 광범위하게 벌채, 절토, 진입로 등의 준비 공사가 많을 뿐만 아니라, 기계 매입 등의 초기 투자가 크다는 문제점이 있었다. 특히, 경제적인 채굴을 위해서는, 장공 천공 및 대량 생산 계획이 수립되어야 하나, 지발당 장약량이 많아지므로, 발파 진동, 소음 및 발파 경계면 손상 영향으로 인해 적용 장소에 제한을 받는 문제점이 있었다.

도 5 내지 도 8을 참조하여, 상기한 종래의 계단식 발파방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.먼저, 발파로 인하여 발생되는 발파 공해, 즉, 진동, 소음 및 비산에 대하여 제약을 받지 않는 장소에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 일시에 계획된 계단 높이(11)를 천공 발파하는 방법을 적용할 수 있다. 도면중, 도면부호 '1','2' 및 '3'은 제1열 최소 저항선, 제2열 최소 저항선 및 제3열 최소 저항선을 각각 표시한 것이고, '4'와 '10'은 제1단 공간격과 서브드릴링(Subdrilling) 높이를 각각 표시한 것이다.이와달리, 발파 공해에 대하여 제약을 받는 장소에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 계획된 계단 높이를 규제기준에 따라 지발당 장약량에 적합한 계단의 높이(11)로 분할하여, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1단(7)을 천공하여 발파하고나서 버력을 처리한다. 이어서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제2단(8)을 천공하여 발파하고나서 버력을 처리한 후, 도 6c에 도시된 바와 같이, 제3단(9)을 천공하여 발파하는 순서로 여러단으로 분할하여 발파하게 된다. 도면중, 도면부호 '12', '13' 및 '14'는 제1단 천공깊이('공심'이라고도 함), 제2단 천공깊이 및 제3단 천공깊이를 각각 표시한 것이다.그러나, 도 5에 예시한 방법은, 발파 공해에 대한 제약이 있는 장소에는 적용할 수 없는 문제점 외에도, 도 7에 도시된 바와 같이, 계단 높이(11)가 최소 저항선(1, 2, 3) 보다 매우 클 때에는, 상부 암석이 떨어 지지않고, 수직 이상의 급각도로 남는 오버행(Over Hang)현상이 발생되며, 장약실에 근접한 하부 암석은, 분쇄되게 된다. 더욱이, 전색 및 무장약 구간인 상부 암석은, 대괴 상태로 파쇄되어 2차적인 소할 파쇄 작업량이 많이 발생되게 되므로, 작업의 안전성에 있어 불리하며 적재 시간의 지연이 초래되는 문제점이 있었다.또한, 도 6a, 도 6b, 및 도 6c에 예시한 방법은, 도 5에 예시한 방법에 비해 발파 공해에 대한 제어가 계단 분할 단수에 따라 다소 가능할 수 있으나, 도 8과 같이 최소 저항선이 계단 높이(11) 보다 매우 클 때 발생되는 백 브레이크(Back Break) 현상이 발생되어, 발파 경계면 손상을 초래할 수 있음은 물론, 분할된 매 계단을 천공 발파할 때마다 파쇄 암석을 적재 운반 처리를 하고 천공 작업면을 준비해야 하므로 작업 공정이 지연되고 굴착 능률이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 굴착 발파 지역의 진동, 소음 및 비산 등 발파 공해 영향의 규제기준에 적합한 지발당 장약량으로 발파하고자 하는 암반을 발파 경계면 손상을 방지하면서 적정 파쇄할 수 있도록 하고 일시에 많은 계획 채굴량을 파쇄할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

도 1은, 본 발명에 의한 2단 분할 벤치 발파방법의 패턴을 나타낸 도면.

도 2는, 본 발명에 의한 3단 분할 벤치 발파방법의 패턴을 나타낸 도면.

도 3은, 본 발명에 의한 2단 분할 벤치 발파방법에서의 장약, 기폭 순서 및 발파 순서를 나타낸 점화 패턴 예시도.

도 4는, 본 발명에 의한 3단 분할 벤치 발파방법에서의 장약, 기폭 순서 및 발파 순서를 나타낸 점화 패턴 예시도.

도 5는, 종래에 의한 발파방법 예시도.

도 6a는, 종래에 의한 발파방법에서의 시공 순서도로서, 3단 분할중 제1단의 천공 발파 예시도.

도 6b는, 종래에 의한 발파방법에서의 시공 순서도로서, 3단 분할중 제2단의 천공 발파 예시도.

도 6c는, 종래에 의한 발파방법에서의 시공 순서도로서, 3단 분할중 제3단의 천공 발파 예시도.

도 7은, 종래에 의한 발파시 계단 높이가 최소 저항선보다 클 때 발생되는 오버행(Over Hang) 현상을 설명하기 위한 도면.

도 8은, 종래에 의한 발파시 최소 저항선이 계단 높이보다 클 때 발생되는 백 브레이크(Back break) 현상을 설명하기 위한 도면.

〈도면 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 제1열 최소 저항선 2 : 제2열 최소 저항선

3 : 제3열 최소 저항선 4 : 제1단 공 간격

5 : 제2단 공 간격 6 : 제3단 공 간격

7 : 제1단 높이 8 : 제2단 높이

9 : 제3단 높이 10 : 서브드릴링(Subdrilling)

11 : 계단의 높이 12 : 제1단 천공깊이

13 : 제2단 천공깊이 14 : 제3단 천공깊이

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 2자유면에서의 다단 분할 벤치 발파 방법에 있어서, 발파 공해 규제 기준치 이내의 지발당 장약량에 의해 적정 파쇄되는 최소저항선에 따라 굴착하고자 하는 암반의 계단높이를 제1 단 및 제2 단으로 다단 분할하는 단계; 상기 자유면으로부터 최소저항선상에 제1단의 천공깊이를 갖는 다수열의 제1 발파공을 제1 공간격으로 천공하는 단계; 상기 제1 공간격의 1/2 위치에 제2단의 천공깊이를 갖고, 상기 제1단의 천공깊이의 2배수에 해당하는 다수열의 제2 발파공을 천공하는 단계; 상기 다수열의 제1 및 제2 발파공에 분산장약을 실시하되, 상기 제1 발파공의 장약량을 상기 제2 발파공의 장약량보다 10∼30% 적게 분산장약을 실시하는 단계; 상기 제1 및 제 2 발파공에 장약된 제1단과 제2단을 분착식 다단으로 상기 제1단 전열부터 후퇴하면서 순차적으로 기폭시켜 발파하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.또한, 본 발명은, 2자유면에서의 다단 분할 벤치 발파방법에 있어서, 발파 공해 규제 기준치 이내의 지발당 장약량에 의해 적정 파쇄되는 최소저항선에 따라 굴착하고자 하는 암반의 계단높이를 제1 단, 제2 단 및 제3 단으로 다단 분할하는 단계; 상기 자유면으로부터 최소저항선상에 제1단의 천공깊이를 갖는 다수열의 제1 발파공을 제1 공간격으로 천공하는 단계; 상기 제1 공간격의 1/3위치에 제2단의 천공깊이를 갖고, 상기 제1단의 천공깊이의 2배수에 해당하는 다수열의 제2 발파공을 천공하는 단계; 상기 제1 공간격의 2/3위치에 제3단의 천공깊이를 갖고, 상기 제1단의 천공깊이의 3배수에 해당하는 다수열의 제3 발파공을 천공하는 단계; 상기 다수열의 제1, 제2 및 제3 발파공에 분산장약을 실시하되, 상기 제1 발파공의 장약량을 상기 제2 및 제3 발파공의 장약량보다 10∼30% 적게 분산장약을 실시하는 단계; 상기 제1, 제2 및 제3 발파공에 장약된 제1단, 제2단 및 제3단을 분착식 다단으로 상기 제1단 전열부터 후퇴하면서 순차적으로 기폭시켜 발파하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 2단 분할 벤치 발파방법의 패턴을 나타낸 것으로서, (가)는 그 평면도, (나)는 (가)의 A-A선 단면도, (다)는 (가)의 B-B선 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 3단 분할 벤치 발파방법의 패턴을 나타낸 것으로서, (가)는 그 평면도, (나)는 (가)의 A-A선 단면도, (다)는 (가)의 B-B선 단면도이다.

본 발명은, 굴착 대상 암반을 2자유면 상태에서 화약류를 사용하여 발파함에 있어서, 먼저, 통상의 방식대로 발파 공해 규제 기준치 이내에 적합한 지발당 장약량에 따라 적정 파쇄 되는 최소 저항선 거리(1)와 공간격(4)과 제1단(7)의 천공 깊이(12)를 결정하는 발파조건을 설계한다.상기 최소 저항선 거리, 공간격, 천공깊이는 일반적으로 잘 알려진 이하의 수학식에 의해 결정된다.(여기서, B : 최소 저항선 거리, B_max: 최대 저항선 거리, E : 천공오차, d : 방향오차, Ib : 장약밀도, R₁: 공경사가 3:1과 다를 때의 보정값, R₂: 암석계수 0.4와 다를때의 보정값, H : 천공깊이, K : 계단높이, U : 서브드릴링, S :공간격)이 후, 굴착하고자 하는 암반을 일시에 발파할 계단의 높이(11)를 제1단(7), 제2단(8) 및 제3단(9) 등으로 다단 분할하고, 다단 분할된 각 단을 천공하기 위해, 먼저 자유면으로부터 상기 지발당 장약량에 따라 결정된 최소 저항선(1, 2, 3)상에 제1단(7)에 대한 제1 천공깊이(12)를 갖는 다수열의 제1 발파공을 제1 공간격(4)으로 배치하여 천공한다.여기서, 상기 발파할 계단을, 도 1에 도시된 바와 같이, 2단 분할하는 경우에는, 상기 제1 공간격(4)의 1/2위치에, 제2단(8)에 대한 제2 천공깊이(13)를 갖는 다수열의 제2 발파공을 배치하여 천공한다.한편, 상기 발파할 계단을, 도 2에 도시된 바와 같이, 3단 분할하는 경우에는, 상기 제1 공간격(4)의 1/3위치에, 제2단(8)에 대한 제2 천공깊이(13)를 갖는 다수열의 제2 발파공을 배치하여 천공하고, 상기 제1 공간격(4)의 2/3위치에, 제3단(9)에 대한 제3 천공깊이(14)를 갖는 다수열의 제3 발파공을 배치하여 천공한다.이와같이 천공된 각 발파공에 장약을 실시하여 각 단을 순차적으로 기폭시켜 발파한다. 이 때, 도 1과 같이 2단 분할발파하는 경우에는, 제1단(7) 발파시, 제2단의 제2 발파공이 공구멍(S1ot ho1e)으로 자유면 역할을 한다. 이와달리, 도 2와 같이 3단 분할발파하는 경우에는, 제1단(7) 발파시, 제2단(8) 및 제3단(9)의 각 발파공이 공구멍(Slot hole)으로 자유면 역할을 하고, 제2단(8) 발파시, 제3단(9)의 제3 발파공이 공구멍(Slot hole)으로 자유면 역할을 한다.

따라서, 본 발명은 하단에 비하여 상단의 장약량을 10%∼30%적게 분산 장약하더라도 동일한 발파효과를 얻을 수 있으므로, 상단 장약량을 절감할 수 있음은 물론, 상단 장약량 과다로 인한 비산을 방지할 수가 있다.

도 3은 본 발명에 의한 2단 분할 벤치 발파방법에서의 뇌관 기폭 및 발파 순서를 나타낸 점화 패턴 예시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 2단 분할 벤치 발파방법에서의 뇌관 기폭 및 발파 순서를 나타낸 점화 패턴 예시도이다.도 3 및 도 4와 관련하여, 뇌관의 기폭 순서는, 자유면으로 부터 후퇴하면서 전열의 상단부터 하단, 다음 열의 상단부터 하단의 순으로 실시하며, 각 열의 점화순서는, 발파장소의 주변여건에 따라 비산 또는 소음 영향이 적은 방향이 전방인 경우, 중앙에서부터 좌, 우측으로, 비산 또는 소음 영향이 적은 방향이 좌측인 경우, 좌측에서 우측으로, 또한 비산 또는 소음 영향이 적은 방향이 우측인 경우, 우측에서 좌측의 순으로 실시한다.

본 발명은, 이와같은 천공 및 장약 방법을 미진동 발파에 적용할 경우, 발파허용 공당 장약량 및 지발당 장약량에 적합하게 계단의 높이(11)를 적게 하거나 계단의 분할 단수를 늘리므로써, 발파 진동, 소음 및 비산을 용이하게 제어할 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 암반을 사면 또는 계단의 2 자유면 상태에서 화약류를 이용하여 굴착하는 발파 방법에 있어서, 최소 저항선에 적합한 천공 깊이를 제1단으로 하여 2배수의 깊이를 제2단, 3배수의 깊이를 제3단으로 하는 수단의 구획 분할을 시행하고, 동일 장소에서 여러 단을 중첩되게 동시에 천공하여 발파하므로, 각 단을 구분 발파할 때 버력을 처리해야 하는 공정이 필요 없으며 일시에 많은 채굴량을 확보할 수 있어 작업능률을 향상시킬 수가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 암반 계단을 다단으로 구획 분할하여 굴착 발파 지역의 진동, 소음 및 비산 등 발파 공해 영향의 규제 기준에 적합한 지발당 장약량으로 목적하는 암반을 발파할 수 있으므로, 발파 공해를 효과적으로 제어할 수 있으며, 미진동 발파효과를 얻을 수가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 구획 분할된 상단을 발파할 때, 하단 천공이 공구멍으로 자유면 역할을 하므로, 장약량이 감소되고 라인 드릴링(Line-Drilling)에 의한 조절 발파 효과를 얻을 수 있어 발파 경계면 손상을 방지할 수가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 하나의 계단을 다단으로 천공깊이를 구획 분할하고, 이중 천공하여 분산 장약한 후, 상단으로부터 순차적으로 발파하므로, 오버행과 백 브레이크 현상을 방지할 수 있고, 대괴의 발생이 적어 소할 작업량을 감소시킬 수가 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 2자유면에서의 다단 분할 벤치 발파방법에 있어서,

   발파 공해 규제 기준치 이내의 지발당 장약량에 의해 적정 파쇄되는 최소저항선에 따라 굴착하고자 하는 암반의 계단높이를 제1 단 및 제2 단으로 다단 분할하는 단계;

   상기 자유면으로부터 최소저항선상에 제1단의 천공깊이를 갖는 다수열의 제1 발파공을 제1공간격으로 천공하는 단계;

   상기 제1 공간격의 1/2위치에 제2단의 천공깊이를 갖고, 상기 제1단의 천공 깊이의 2배수에 해당하는 다수열의 제2 발파공을 천공하는 단계;

   상기 다수열의 제1 및 제2 발파공에 분산장약을 실시하되, 상기 제1 발파공의 장약량을 상기 제2 발파공의 장약량보다 10∼30% 적게 분산장약을 실시하는 단계;

   상기 제1 및 제 2 발파공에 장약된 제1단과 제2단을 분착식 다단으로 상기 제1단 전열부터 후퇴하면서 순차적으로 기폭시켜 발파하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자유면에서의 다단 분할 벤치 발파방법.
6. 2자유면에서의 다단 분할 벤치 발파방법에 있어서,

   발파 공해 규제 기준치 이내의 지발당 장약량에 의해 적정 파쇄되는 최소저항선에 따라 굴착하고자 하는 암반의 계단높이를 제1 단, 제2 단 및 제3 단으로 다단 분할하는 단계;

   상기 자유면으로부터 최소저항선상에 제1단의 천공깊이를 갖는 다수열의 제1 발파공을 제1 공간격으로 천공하는 단계;

   상기 제1 공간격의 1/3위치에 제2단의 천공깊이를 갖고, 상기 제1단의 천공깊이의 2배수에 해당하는 다수열의 제2 발파공을 천공하는 단계;

   상기 제1 공간격의 2/3위치에 제3단의 천공깊이를 갖고, 상기 제1단의 천공깊이의 3배수에 해당하는 다수열의 제3 발파공을 천공하는 단계;

   상기 다수열의 제1, 제2 및 제3 발파공에 분산장약을 실시하되, 상기 제1 발파공의 장약량을 상기 제2 및 제3 발파공의 장약량보다 10∼30% 적게 분산장약을 실시하는 단계;

   상기 제1, 제2 및 제3 발파공에 장약된 제1단, 제2단 및 제3단을 분착식 다단으로 상기 제1단 전열부터 후퇴하면서 순차적으로 기폭시켜 발파하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2자유면에서의 다단 분할 벤치 발파방법,