KR100441222B1 - 장약층 내부에 매장(埋藏)되는 공기주머니를 이용한 암반발파방법 - Google Patents

장약층 내부에 매장(埋藏)되는 공기주머니를 이용한 암반발파방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암반 발파시 ANFO폭약 또는 겔(gel)상태의 벌크(bulk)폭약 내부에 공기주머니를 매장(埋藏)하여 발파하는 장약층 내부에 매장되는 공기주머니를 이용한 암반 발파방법에 관한 것으로서, 절취하고자 하는 암반상에 소정깊이 및 소정배열로 천공구멍들을 천공하는 단계와; 상기 천공된 구멍들내에 각각 기폭약 및 뇌관과 폭약들을 장전하되, 천공경보다 작은 직경으로 형성되며 그 내부에 소정 크기의 공기층을 갖는 공기주머니를 적어도 1개이상 공내로 삽입시킨 후, 공내에 삽입된 공기주머니의 외측을 폭약으로 감싸 공기주머니가 장약층 내부에 매장되도록 공기주머니와 폭약을 순차적으로 장전하여 장약공을 형성하는 단계와; 상기 장약공내에 장전된 폭약의 상측에 전색물로 전색시키는 전색단계와; 발파기로 뇌관을 기폭시켜 장약공내의 기폭약 및 폭약들을 폭발시키는 기폭단계;로 이루어져서, 상기 폭약내에 매장된 공기주머니의 체적만큼 폭약의 장전길이가 연장되어 폭발시 자유면쪽의 암반 투사면적을 증가시켜 주고, 또한 전압력을 크게 증가시켜 암반 파괴시 전석의 발생을 줄여주며, 순폭이 좋아지고, 또한 폭약의 사용량을 감소시켜 줄 수 있다.

Description

장약층 내부에 매장(埋藏)되는 공기주머니를 이용한 암반 발파방법{Rock Blasting Method using Air Bags embeded in Explosive Layers}
본 발명은 암반발파방법에 관한 것으로, 특히 장약층 내부에 천공경보다 작은 직경을 갖는 공기주머니(air bag)를 매장(埋藏)시킴으로써, 암반 발파시 비표면적(比表面的)을 증가시켜 폭발력을 장약공내의 주변암반에 골고루 분산되게 하여 발파 진동 및 폭음을 감쇠시킬 뿐만 아니라, 상기 폭약내에 매장된 공기주머니의 체적만큼 폭약의 장전길이가 연장되어 폭발시 자유면쪽의 암반 투사면적을 증가시켜 주고, 또한 폭약의 사용량을 감소시켜 주는 장약층 내부에 매장되는 공기주머니를 이용한 암반 발파방법에 관한 것이다.
종래의 암반을 굴착하기 위한 발파방법으로 널리 이용되는 방법은 천공구멍에 단순히 폭약과 전색물로 양분하여 전색시켜 발파하는 일반발파방법과, 진동을 감소시키기 위해 천공구멍내에 폭약과 전색물을 교대로 배열하여 발파하는 분산장약(deck charge)에 의한 발파방법, 법면을 정리할 목적으로 선균열(pre-splitting) 발파방법 등이 있다.
그중 ANFO폭약 또는 벌크(bulk)폭약을 사용하는 일반발파 방법은 도1a에서 도시하는 바와 같이, 주로 노천의 암반 채취작업에서 계단을 형성시키기 위하여 장약공(1)내에 기폭약(2) 및 뇌관(3), ANFO폭약 또는 벌크폭약(4)을 장전시키고 전색물(5)로 전색시킨 후 발파하는 방법으로서, 장약공 내에 장전되는 기폭약(2)이 장약공(1)의 하부쪽으로 집중되어 발파됨으로써 진동과 폭음이 크게 발생되고, 비산의 위험이 있으며, 또한 천공깊이에 비하여 전색물(5)의 길이가 상대적으로 길어서 전색물 주변의 암반에는 폭발력이 미치지 않게 되어 전석(=큰 암석덩어리)의 발생가능성이 높을 뿐만 아니라, 과장약으로 폭약이 과다하게 사용되는 점이 있는 발파방법이다.
상기 일반발파 방법이 갖고 있는 단점을 보완하여 도1b에서 도시하는 바와 같이, 분산 장약(deck charge)에 의한 발파방법을 채택하기도 하나, 이 발파방법은 장약공(1)내에 기폭약(2) 및 뇌관(3)과 ANFO폭약 또는 벌크폭약(6)을 장전하고, 전색물(7)로 전색하는 작업을 교대로 실시하여 층상 장약을 형성하여 발파하는 방법으로서, 뇌관(3)을 층상장약의 수만큼 개별로 장전하여 폭약이 동일 천공구멍내에서 시차를 두고 분리 폭발되어 암반을 발파시키는 방법이다.
이 방법은 층상 장약의 개수만큼 뇌관이 추가로 소요되어 비용이 많이 들고, 또한 ANFO폭약 또는 벌크폭약(6) 및 전색물(7)을 층상으로 교대로 장전하는 작업이 상당히 어려워 시공작업이 비효율적일 뿐만 아니라, 비경제적이고, 또한 동일한 폭약량이 사용되어야 하기 때문에 진동감쇠 효과도 그다지 높지 않은 방법이다.
이와 같은 종래의 발파방법들은 도2에서 도시하는 바와 같이, 장약공(1)내에서 폭약의 폭발길이가 폭약 자체의 길이로 한정될 뿐만 아니라, 천공깊이에 비하여 전색물(5)의 길이(ℓ1)가 비교적 길게 되는 발파형태들로서, ANFO폭약 또는 벌크폭약(4)이 장약공(1)의 하측으로 치우쳐서 수평 자유면(F2)으로부터 깊게 장전됨에 따라 지반진동을 크게 증가시키게 되는 문제점이 있다.
또한, 폭약 폭발시 파괴경계선(L)을 중심으로 하측으로는 소괴 발생부분(A)으로서 작은 암석형태로 파쇄가 되나, 파괴경계선(L)의 상측, 즉 전색물(5)의 주변부 암반으로는 폭발력이 미치지 않아 큰 암석덩어리의 형태인 전석들로 이루어지는 대괴 발생부분(B)의 영역이 크게 형성되어, 발파후 이 전석들을 처리하기 위하여 다시 발파작업을 하여야 할 뿐만 아니라, 발파비용이 추가적으로 소요되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명자는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 장약공내에 소정길이의 에어튜브를 이용하여 암반을 발파하는 방법을 출원한 바 있다.
이 기술은 천공구멍내로 인공의 소자유면을 형성하도록 하는 에어튜브와 폭약을 교대로 구분하여 삽입하여 장약공을 형성하여 폭발시키는 기술로서, 폭약이 용기내에 일정한 형상으로 채워진 포장 제품의 것을 사용하고, 또한 에어튜브가 천공경의 직경과 같거나 약간 작은 것을 사용하여, 장약공내에 삽입시켜 에어튜브의 상측에 폭약을 단순히 지지시켜 장전하는 방법으로 이루어지는 기술로서, 폭발시 폭약의 장전길이를 연장시킴으로써 불필요하게 소요되는 폭약 사용량을 감소시킬 뿐만 아니라, 발파진동을 크게 감쇠시켜 주며, 또한 전석의 발생을 미연에 방지하여 주는 등 발파의 효과가 우수하다는 이점이 있다.
그런데, 이 기술은 에어튜브가 천공경의 직경과 같거나 약간 작은 것을 사용하기 때문에 에어튜브를 공내로 삽입시 공벽면과 부딪쳐 터질 염려가 있는 등 천공구멍내에 에어튜브를 삽입하기가 용이하지 않다.
또한, 폭약이 일정 형상의 공장 제품으로 포장된 상태인 경우에는 포장된 상태에서 공내에 삽입됨으로써 그 폭약의 형체를 유지하면서 에어튜브층의 상측에 지지되나, 가루형태의 ANFO폭약이나 겔 상태의 벌크폭약들인 경우에는 공내에 장전하기 위해서는 발파현장에서 폭약을 포장하여야 하는 작업, 에어튜브층이 설계된 장전위치의 공벽면에 밀착되어 정확한 위치에 장전시켜야 하는 작업 등 장약공에 에어튜브를 삽입하여 장약하는 작업이 까다로운 편이어서 발파작업을 위한 장전시간이 많이 소요되는 단점이 있다.
또한, 이 기술은 장약층과 에어튜브층의 장전위치가 장약공내에서 그 위치가 확연하게 구분되어지며, 또한 뇌관이 장전된 장약층은 인접 장약층에 순폭에 의해 폭발을 유도하는 형태로 이루어지기 때문에, 폭발시 폭약이 위치한 부분의 공벽면 쪽에는 폭발력이 집중되어 작용하나, 에어튜브층이 위치한 공벽면 쪽에는 폭발력이 그보다는 약간 약하게 작용할 수 있고, 에어튜브의 장전길이 만큼 이격되어 있으므로 폭속이 약한 폭약이 장전된 경우에는 이로 인하여 폭굉(爆轟) 전달이 어려워 불폭의 위험이 높아져서 발파작업의 안전성에 문제를 일으킬 가능성이 있다.
따라서, 본 발명은 이 선출원에 대한 개량발명으로서, 상기의 선출원이 갖고 장점을 포함하면서 그 장약공내로 장전되는 에어튜브를 천공경의 직경보다 작은 공기주머니를 이용하여 삽입함으로써 장약공내에 공기주머니의 삽입이 용이하고, 또한 현장에서 가루형태의 ANFO폭약이나 겔 상태의 벌크폭약을 장약시키기가 용이하며, 또한 장약공내에서 폭약이 연속적으로 밀실하게 채워져 폭약의 순폭력을 크게 향상시켜 줄 수 있기 때문에 불폭의 위험이 제거되고, 폭발시 폭발력을 공벽내 골고루 작용시켜 주도록 하는 기술을 제공하고자 개량된 기술이다.
이하에서 "자유면(自由面)"이라 함은 암반이 외계(공기나 물)와 접하는 면을 의미하며, 이 자유면은 발파에 큰 영향을 끼치는 것으로 발파효과는 자유면의 수와 폭약 위치가 자유면과의 근접정도에 따라 증가하게 되는데, 그 이유는 자유면쪽은 저항이 없어서 폭발에너지가 암반에 미치는 응력이 많이 작용하기 때문이며, 한편,"전압력(全壓力)"이라 함은 단위폭약이 천공구멍내에 작용하는 힘을 말하며, "비표면적(比表面的)"이라 함은 폭발시 폭발력이 직접적으로 작용되는 암반의 면적을 의미하며, "순폭(殉爆)"이라 함은 1개의 폭약이 폭발했을 때 공기·물·기타의 매체를 통하여 다른 폭약이 감응 폭발하는 현상을 의미하며, "저항선(抵抗線)"이라 함은 자유면과 폭약 중심과의 최단거리를 의미한다.
따라서, 본 발명의 목적은 장약공에 장전되는 폭약 내부에 소정길이로 천공경보다 작은 직경의 적어도 1개층이상의 공기주머니를 매장(埋藏)시켜 장약층 내부에 인공의 공기층을 형성함으로써, 장약의 폭발길이를 증가시킴과 동시에, 폭약의 폭발력이 장약공내의 주변 암반에 골고루 분산되게 하고, 또한 장약내의 공기주머니의 공기층으로 분산되어 발파진동 및 폭음을 감쇠시키도록 하는 장약층 내부에 매장되는 공기주머니를 이용한 암반 발파방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 장약내에 천공경보다 가느다란 에어튜브 또는 다수의 에어볼들의 공기주머니가 매장됨으로써, 장약층의 내부에 매장된 공기주머니들의 체적만큼 장약량을 감소시켜 주는 장약층 내부에 매장되는 공기주머니를 이용한 암반 발파방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 폭약이 자유면에 가깝게 장약되고 폭발시 폭발력이 암반에 직접 작용하는 비표면적(比表面積)을 증가시켜 폭발시 수직 자유면 쪽으로의 암반에 투사면적이 크게 확대되어 전압력을 크게 증가시킴으로써 암반의 파괴를용이하게 할 뿐만 아니라, 전색물의 길이도 짧게 됨으로써 전석의 발생을 크게 감소시켜 주도록 한 장약층 내부에 매장되는 공기주머니를 이용한 암반 발파방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 장약공내에 장전된 공기주머니의 주변 공간에 ANFO폭약 또는 벌크폭약이 밀실하게 연속적으로 채워져 다른 폭약에 비해 순폭도가 낮은 ANFO폭약 또는 벌크폭약의 순폭도를 향상시킴으로써, 불폭의 위험을 없애주는 장약층 내부에 매장되는 공기주머니를 이용한 암반발파방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 방법으로 절취하고자 하는 암반상에 소정 깊이 및 소정 배열로 구멍을 천공하는 단계와; 상기 천공된 구멍내에 기폭약 및 뇌관과 ANFO폭약 또는 겔 상태의 벌크폭약을 순차적으로 장전하면서 장약층 내부에 공기주머니가 매장되어지는 장약공을 형성하는 폭약장전단계와; 상기 장약층의 상측을 전색물로 전색시킨 다음, 발파기로 뇌관을 기폭시키는 기폭단계로 구성되어 폭발시킴으로써, 암반을 발파하게 된다.
즉, 본 발명은 장약층 내에 천공경보다 작은 직경의 적어도 1개층이상의 가느다란 에어튜브(air tube) 또는 다수개의 에어볼(air ball)들을 매장시켜 장약층 내에 밀폐된 공기층을 형성시킴으로써, 그 공기층의 체적만큼 장약의 장전길이를 상측으로 올려서 폭발길이를 증가시켜 그 증가에 따라 폭약의 폭발력이 공내에서 최대한 분산되는 효과를 가져오게 할 뿐만 아니라, 발파진동을 공기주머니의 공기층으로 분산시킬 수 있고, 또한 장약량의 감소와 전석 발생을 크게 줄여줄 수 있게한다.
본 발명은 발파 현장에서 장약공내에 천공경보다 작은 직경의 가느다란 에어튜브(air tube) 또는 에어볼(air ball)들의 공기주머니를 삽입시킨 후, ANFO폭약과 벌크폭약을 장전하여 공기주머니가 장약층 내부에 매장됨으로써, 체적당 장약량을 최소로 하면서 폭약이 폭발할 때 폭발길이를 최대한 증가시킬 수 있으며, 또한 폭약이 장전되는 위치가 2∼3자유면에 가까이 장약되도록 설계할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 상기 선출원 기술의 장약공내 장전된 천공경과 동일한 에어튜브로 인하여 폭굉(爆轟) 전달이 어려웠던 단점을 보완하는 발파방법으로서, 장약공내 장전되는 폭약이 밀실하게 연속적으로 채워져 다른 폭약에 비해 순폭도가 낮은 ANFO폭약 또는 벌크폭약의 순폭도를 크게 향상시켜 폭발을 원활하게 하는 장점이 있다.
한편, 일반 발파 작업을 위해 천공할 때 천공경이 천공구멍마다 다르면 장전되는 ANFO폭약 또는 벌크폭약의 폭약량의 체적이 각각의 구멍마다 다르게 됨에 따라, 가루로 된 ANFO폭약 또는 벌크폭약의 폭약량의 조절이 기술적으로 어렵게 되나, 본 발명은 이러한 폭약량의 차이를 가느다란 에어튜브의 길이와 직경의 크기를 조절하거나 매장되는 공기주머니의 개수를 조절함으로써, 전색물의 하단부의 위치가 장약공별로 상이하게 되는 전색장 불일치 때문에 발생하는 불규칙한 대괴의 발생을 극복할 수 있는 유일한 장약방법이 될 수 있다.
도1a는 종래의 벌크폭약에 의한 발파공 장약방법을 나타내는 단면도,
도1b는 종래의 벌크폭약에 의한 분산장약의 장약방법을 나타내는 단면도,
도2는 종래의 발파방법에 따른 장약공 내에서의 발파개념을 나타내는 도면,
도3은 본 발명의 발파방법에 따른 장약공 내에서의 발파개념을 나타내는 도면,
도4a 내지 도4d는 본 발명에 따른 장약공 내 여러 위치에서 에어튜브들이 장약층 내부에 매장 설치된 다양한 실시예들을 나타내는 단면도,
도5는 본 발명에 따른 장약공내 1개의 가늘고 긴 에어튜브가 장약층 내부에 매장되어 장전된 실시예를 나타내는 단면도,
도6은 본 발명에 따른 에어튜브의 외면에 지지체가 결합되어 장약공내 삽입된 상태를 나타내는 일부 사시도
도7은 본 발명에 따른 장약공내 가느다란 에어튜브들이 폭약 내부에 지그재그로 매장되어 장전된 실시예를 나타내는 단면도,
도8은 본 발명에 따른 장약공내 다수개의 에어볼들이 폭약 내부에 매장되어 장전된 실시예를 나타내는 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
11:장약공 12:기폭약 13:뇌관
14a∼14m:장약층 15:에어튜브 16:지지체
16a:관통구멍 16b:스트립 16c:지지부
17:마개 18:전색물 19:에어볼
F1:수직 자유면 F2:수평 자유면 L:파괴되는 경계선
A:소괴 발생부분 B:대괴(전석) 발생부분
본 발명의 기술구성을 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.
도3 내지 도8에서 도시하는 바와 같이, 절취하고자 하는 암반상에 소정깊이 및 소정배열로 천공구멍들을 천공하는 단계와;
상기 천공된 구멍들내에 각각 기폭약(12) 및 뇌관(13)과 폭약들을 장전하되, 천공경보다 작은 직경으로 형성되며 그 내부에 소정 크기의 공기층을 갖는 공기주머니를 적어도 1개이상 공내로 삽입시킨 후, 공내에 삽입된 공기주머니의 외측을 폭약으로 감싸 공기주머니가 장약층(14) 내부에 매장되도록 공기주머니와 폭약을 순차적으로 장전하여 장약공(11)을 형성하는 단계와;
상기 장약공(11)내에 장전된 폭약의 상측에 전색물(18)로 전색시키는 전색단계와;
발파기로 뇌관(13)을 기폭시켜 장약공(11)내의 기폭약 및 폭약들을 폭발시키는 기폭단계;로 이루어져서, 상기 장약층내에 매장된 공기주머니의 체적만큼 폭약의 장전길이가 연장되어 폭발시 자유면쪽의 암반 투사면적을 증가시켜서 발파되게 함을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 장약공(11)내에서 ANFO폭약 또는 겔 상태의 벌크폭약의 폭발력이 장약층 내부에 매장되어 있는 공기주머니에 의해 변형된 형태로 폭발되는 발파 형태를 갖는다.
본 발명에 따른 암반발파에 대한 발파원리를 설명한다.
도3에서 도시하는 바와 같이, 장약공(11)내의 바닥에 천공경보다 작은 직경으로 형성된 소정길이의 가느다란 에어튜브(15)를 고무재질 또는 플래스틱 재질로 제작된 지지체(16)에 끼워 공내의 벽면에 지지시키고, 가느다란 에어튜브(15)와 공벽면 사이에 간격 d만큼 열려있는 개구부를 통하여 공벽과 에어튜브의 외면 사이의 공간부에 ANFO폭약 또는 겔 상태의 벌크폭약을 장전하여 제1장약층(14a)을 형성한다. 이 장전상태는 에어튜브(15)가 제1장약층(14a)의 폭약 내부에 매장된 상태이다.
이후, 상기 제1장약층(14a)의 상측에 뇌관(13)과 기폭약(12)을 장전하고, 그 위에 ANFO폭약 또는 겔 상태의 벌크폭약을 장전하여 소정길이의 제2장약층(14b)을 형성한 다음, 다시 소정길이의 가느다란 에어튜브(15)와 공벽면 사이의 간격 d 만큼 열려있는 개구부를 통하여 공벽과 에어튜브의 외면 사이의 공간부에 ANFO폭약 또는 겔 상태의 벌크폭약을 장전하여 에어튜브(15)가 매장되는 제3장약층(14c)을 형성하고 그 위에 제4장약층(14d)을 소정길이로 장전시킨다.
이후, 소정길이의 가느다란 에어튜브(15)를 지지체(16)에 끼워 공내에 지지시켜 가느다란 에어튜브(15)와 공벽면 사이의 간격 d 만큼 열려있는 개구부를 통하여 공벽과 에어튜브의 외면 사이의 공간부에 ANFO폭약 또는 겔 상태의 벌크폭약을 장전하여 제5장약층(14e)을 형성한 후, 그 위에 마개(17)를 덮고 전색물(18)로 전색시킨다.
따라서, 제1장약층(14a)은 상기 가느다란 에어튜브(15)의 체적량 만큼 장전길이가 ℓ3의 길이만큼 상승되어 장전됨으로써 폭발시 폭발길이가 그만큼 연장되어 장전됨으로써, ANFO폭약 또는 벌크폭약의 폭약량에 비해 그 폭발력이 미치는 비표면적은 증가하게 된다.
이 비표면적의 증가에 의해 폭약의 폭발력이 장약공 내에서 분산되어 발파진동 및 폭음을 감쇠시킬 뿐만 아니라, 폭발시 수직 자유면(F1) 쪽으로의 투사면적이 크게 확대되어 전압력을 증가시켜 암반의 파괴가 용이하게 된다.
상기 제1장약층(14a)의 폭발길이에 더하여 에어튜브(15)가 매장되는 장약층인 제3장약층(14c)의 장전길이도 ℓ3'의 길이만큼 상승되어 상측으로 폭발길이가 더 연장되어지며, 마찬가지로 상기 에어튜브(15)가 매장되는 장약층인 제5장약층 (14e)의 장전길이도 ℓ3"의 길이만큼 상승되어 상측으로 폭발길이가 더 연장되어진다.
결과적으로, 장약공(11)내 천공경보다 작은 직경의 가느다란 에어튜브(15)들이 매장되어 있는 제1,3,5장약층(14a,14c,14e)이 형성되어 가느다란 에어튜브(15)들의 체적량 만큼 장전길이도 ℓ3+ℓ3'+ℓ3"의 길이만큼 상승함에 따라 폭발길이도 연장되어지고, 또한 폭약의 폭발력이 장약공(11)의 내부에 골고루 분산됨으로써 최대한 수직자유면(F1)과 장약공(11) 사이에 있는 암반의 파쇄에만 작용하여 암반에 폭발력이 남아 있지 않게 하여 발파진동을 크게 줄여 줄 수 있다.
뿐만 아니라, ANFO폭약 또는 겔(gel) 상태의 벌크폭약의 폭발시 가느다란 에어튜브(15)들을 매장한 장약층인 제1,3,5장약층(14a,14c,14e)들 때문에 장약층 내부에 매장되어 있는 상기 가느다란 에어튜브(15)들의 체적량 만큼 장약량도 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 ANFO폭약 또는 겔 상태의 벌크폭약의 폭력이 약해져서 진동을 감쇠시켜 주게 된다.
또한, 폭발시 파괴경계선(L)이 가느다란 에어튜브(15)들을 매장하고 있는 장약층인 제1,3,5장약층(14a,14c,14e)의 폭발길이가 ℓ3+ℓ3'+ℓ3"의 길이만큼 상측으로 연장됨에 따라, 전색물(18)의 전색길이(ℓ2)도 짧게 됨으로써 대괴 발생부분(B)의 영역이 작아져서 발파시 전석의 크기를 크게 감소시켜 주게 된다.
즉, 가느다란 에어튜브(15)로 인하여 파괴경계선(L)이 상측으로 올라가서 비표면적이 증가하여 ANFO폭약 또는 벌크폭약의 폭발 에너지가 장약공(11)내에 골고루 분산되어 암반파괴에 많이 작용하므로, 종래의 발파방법보다 적은 에너지가 암반에 남게 되어 진동이 크게 감소되고, 또 가느다란 에어튜브(15) 자체가 일반발파때 채워지는 폭약의 사용량을 감소시키기 때문에 장약량 감소로 인한 진동감소 효과도 있게 된다.
도4a 내지 도4d에 본 발명에 따른 장약공 내 여러 위치에서 에어튜브들이 폭약 내부에 설치된 다양한 실시예들을 나타낸다.
도4a는 장약공의 최하부에서 에어튜브가 매장된 장약층을 형성하는 실시예이고, 도4b는 장약공의 최하부와 최상부에서 에어튜브가 매장된 장약층을 형성하는실시예이고, 도4c는 장약공의 최상부에서 에어튜브가 매장된 장약층을 형성하는 실시예이고, 도4d는 장약공내 상측과 하측에 장전된 장약층 사이에 에어튜브가 매장된 장약층을 형성하는 실시예이다.
이들 실시예는 파쇄하려는 암반의 종류와 성질에 따라 장약공내에 에어튜브가 매장된 장약층(14a,14e,14i)의 다양한 장전형태를 나타내는 실시예들로서, 도4a는 장약공내의 에어튜브가 매장되어지는 장약층(14a)의 장전길이가 ℓ3의 길이만큼 상측으로 상승하여 그 폭발길이를 연장시키는 실시예이며, 도4b는 장약공내의 에어튜브가 매장되어지는 장약층(14a)(14e)의 장전길이가 ℓ3+ℓ3"의 길이만큼 상측으로 상승하여 그 폭발길이를 연장시키는 실시예이며, 도4c는 장약공내의 에어튜브가 매장되어지는 장약층(14i)의 장전길이가 ℓ4의 길이만큼 상측으로 상승하여 그 폭발길이를 연장시키는 실시예이며, 도4d는 장약공내의 에어튜브가 매장되어지는 장약층 (14i)의 장전길이가 ℓ4의 길이만큼 상측으로 상승하여 그 폭발길이를 연장시키는 실시예이다.
도5는 본 발명에 따른 장약공내 1개의 가늘고 긴 에어튜브가 장약층 내부에 매장되어 장전된 실시예를 나타내는 단면도이다.
이 실시예는 장약공(11)내에 천공경보다 작은 직경으로 형성되고 비교적 길이가 긴 가느다란 에어튜브(15) 1개를 장약층(14k)내에 매장되게 한 실시예로서,그 에어튜브(15)의 체적량만큼 장약층(14k)의 장전길이 ℓ5가 상측으로 올라가서 폭발길이가 연장되어 발파되는 실시예이다.
이 실시예에 따라 ANFO폭약 또는 벌크폭약의 장전길이가 상측으로 상승하게 됨에 따라 전색물(18)의 길이(ℓ2')를 줄일 수 있게 되고, 장약공(11) 주변 암반의 파괴경계선(L)이 상측으로 올라가게 되어 ANFO폭약 또는 벌크폭약 내에 에어튜브 (15)가 매장되어진 장약층(14k)이 수평자유면(F2)에 가까이 장약된다.
그러므로, 앞서의 장약공(11) 내에 장약층을 형성한 때와 같이 가느다란 에어튜브(15)로 인하여 파괴경계선(L)이 상측으로 올라가서 비표면적이 증가하여 ANFO폭약 또는 벌크폭약의 폭발 에너지가 장약공(11) 내에 골고루 분산되어 암반파괴에 많이 작용하므로, 종래의 발파방법보다 적은 에너지가 암반에 남게 되어 진동이 크게 감소되고, 또 가느다란 에어튜브(15) 자체가 폭약량 감소 역할도 하기 때문에 이로 인한 발파진동을 감소시키는 효과도 있게 된다.
또, ANFO폭약 또는 벌크폭약이 상측으로 연장되어 장전되므로 전색물(18)의 전색길이도 그만큼 짧게 됨에 따라, 파괴경계선(L)이 올라가게 되므로, 발파시에 전석이 발생하는 대괴 발생부분(B)의 영역을 크게 감소시켜 주게 되어 전석의 발생도 크게 감소시켜 주는 효과가 있게 된다.
또한, 가느다란 에어튜브(15)의 주변 공간에도 가루형태의 ANFO폭약 또는 겔 상태의 벌크폭약이 밀실하게 채워지게 됨으로써, 폭약사이에 불연속면(층)이 없이 연속적으로 채워지므로 불폭의 우려가 없으며, 이 경우 훨씬 순폭도가 증가되어 폭력 감쇠(減衰)를 막아주게 되어 폭발력을 증가시켜 주게 된다.
한편, 도6에서 도시하는 바와 같이, 장약공(11)내에서 공벽의 중심에 에어튜브(15)가 위치되도록 지지체(16)를 에어튜브에 끼워 사용하게 되는데, 상기 지지체 (16)는 그 중앙부에 관통구멍(16a)이 형성되어 에어튜브(15)를 그 안에 수용하여 지지하는 원형의 스트립(16b)과, 이 원형 스트립의 외측 단부에서 일정간격으로 돌출되어 공벽면에 지지되는 적어도 2개이상의 지지부(16c)들이 일체로 형성되어진 구조로 이루어져 있다.
상기 지지체(16)가 공내에서 공벽상에 지지될 때, 원형의 스트립(16b)의 단부와 공벽면 사이에 간격 d만큼 이격됨으로써 지지부(16c)들 사이에 개구부가 형성되며, 이 개구부를 통하여 ANFO폭약 또는 겔 상태의 벌크폭약이 장전되어 공벽과 에어튜브 사이의 공간부에 연속적으로 채워질 수 있게 된다.
도7에 본 발명에 따른 장약공에 장전된 폭약 내에 장약공보다 가느다란 에어튜브를 지그재그로 매장되어지는 실시예가 도시된다.
이 실시예는 장약공(11)에 장전된 ANFO폭약 또는 벌크폭약의 장약층(14ℓ) 내부에 장약공(11)의 천공경보다 직경이 작은 가느다란 에어튜브(15)를 다수개 지그재그 상태로 매장하게 되면 그 에어튜브(15)들의 체적량의 계만큼 ANFO폭약 또는 벌크폭약이 장전되는 장약층(14ℓ)의 장전길이가 상측으로 ℓ6의 길이만큼 올라가서장전되는 실시예로서, 도5의 도시와 같이 수직으로 매장하는 경우보다 장전길이가 짧게 되므로 전색물(18)의 길이(ℓ2')를 보다 덜 줄이게 되는 실시예이다.
이 실시예는 장약층(14ℓ)에 장전되는 ANFO폭약 또는 벌크폭약의 장약량을 더 많이 줄여야 할 때 사용할 수 있는 실시예이다.
도8에 본 발명에 따른 장약공에 장전된 폭약 내에 다수개의 에어볼(19)들을 매장하는 실시예가 도시된다.
이 실시예는 장약공(11)에 장전된 ANFO폭약 또는 벌크폭약의 장약층(14m) 내부에 장약공(11)의 찬공경보다 작은 지름을 갖는 다수개의 에어볼(19)들이 매장되어, 장약층(14m)의 장전길이를 상측으로 ℓ7의 길이만큼 올라가게 하여 발파되는 실시예로서, 상기 폭약내에 매장되는 에어볼(19)들의 개수에 의하여 장약층(14m)이 장전되는 길이와 ANFO폭약 또는 벌크폭약의 사용량을 조절할 수 있으며, 감소되는 폭약의 사용량에 비해 폭약 내에 형성되는 공간의 면적은 앞의 실시예들보다 최대로 넓게 된다.
여기에서, 에어볼(19)은 그 외피가 비닐 등의 합성수지제 또는 고무제 등으로 형성되고 그 내부는 공기가 채워지는 중공부의 형태로 제작되며, 또한 스폰지 (sponge)와 같이 내부에 많은 공기 구멍들을 가진 다공성의 합성수지제 또는 고무제 등으로 제작된 형태를 가질 수도 있음을 밝혀 둔다.
이상 설명한 바와 같이, 가느다란 에어튜브(15) 및 다수개의 에어볼(19)들의 공기주머니들을 장약층내에 매장(埋藏)되도록 하는 가장 주된 이유는, 장약공(11) 내에 장전되는 ANFO폭약 또는 벌크폭약의 장약층 내부에 인위적인 공기층을 형성시킴으로써, 폭발길이를 연장시켜서 장약공(11)과 수직 자유면(F1) 사이의 암반의 파괴를 용이하게 하고 발파진동을 제어하기 위해서이다.
또한, 폭약내 매장되어 있는 공기주머니로 인하여 밀폐되어 있는 공기층을 형성함과 아울러, 폭약을 장약공(11) 내에 골고루 분산 장전시켜 폭발시킴에 따라 암반을 파괴하기 위한 ANFO폭약 또는 겔 상태의 벌크폭약의 체적당 장약량을 크게 감소시켜 폭약의 사용량을 줄일 수 있게 하기 위한 것이다.
이와 같이 체적당 장약량의 감소에 비하여 폭약의 폭력이 직접 미치는 비표면적을 증가시키게 되므로 파쇄되는 암반의 부피가 증가되고, 파쇄되는 암반의 량에 비해 장약량을 크게 감소시킬 수 있음으로 인하여 발파시 발생하는 발파진동 및 폭음의 감소효과를 더욱 증대시켜 주게 된다.
상기 전색물(18)은 통상 모래를 담아 놓은 모래포대로서, 폭약이 장전된 장약공(11)의 입구를 밀폐시켜 폭음을 차단시켜 주는 역할을 하며, 이 전색물(18)의 길이는 공경에 직접적으로 관계되는데, 외국의 실험사례에 공경 25㎜, 50㎜, 70㎜에 대해 전색물의 길이는 각각 18㎝, 45㎝, 50㎝가 필요하다는 근거에 의거 정해지나, 일반발파시 전색물의 길이에 비하여 본 발명의 에어튜브발파에서의 전색물(18)의 길이는 그보다 짧게 정해질 수 있다.
상기 장약공(11)내의 장약층내에 매장되어지는 가느다란 에어튜브(15)의 재질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르 또는 폴리아미드의 합성수지제로서, 소정의 두께 및 길이로 선단부에 2개의 시트상의 공기주입구가 형성되어 제작된 것으로 그 제작비용이 저렴하여 발파비용을 절감시켜 주게 된다.
상기의 가느다란 에어튜브(15) 선단부의 2개의 시트상으로 이루어진 공기주입구(미도시)를 통하여 공기를 주입시키면 원통형으로 부풀어서 시트가 밀착되어 밀폐된 후 장약층내에 매장되어지는데, 이 가느다란 에어튜브(15)는 공기 주입 및 천공구멍내 삽입 작업 등 취급이 용이한 장점을 가지고 있다.
그리고 가느다란 에어튜브(15)는 기계적인 대량 생산이 가능하므로 가격의 저가성, 제작의 편리성, 사용상의 범용성이 확보될 수 있다.
이와 같은 가느다란 에어튜브(15)는 공기가 주입된 상태에서의 직경이 장약공(11)의 직경에 비하여 작게 형성되어 장약공(11)내에 삽입하기가 용이하게 되는데, 이 가느다란 에어튜브(15)를 지지체(16)의 관통구멍(16a)에 끼워 천공 구멍내로 삽입시키게 되면 에어튜브는 장약공의 중앙에 셋팅되며, 상기 가느다란 에어튜브(15)의 외측으로 공벽면과 지지체 사이의 개구부를 통하여 가루형 ANFO폭약이나 겔 상태의 벌크폭약이 연속적으로 채워져 에어튜브(15)를 매장할 수 있게 된다.
한편, 천공 작업시 직경 75㎜의 천공 구멍 20개공을 천공하는 경우, 이 천공기의 비트가 닳아져서 직경이 65㎜의 직경으로까지 작아짐에 따라 장약공(11)의 체적이 작아져서, 이에 따라 전색물(18)의 길이도 달라지게 되는데, 전색물(18)의 길이가 일정하지 않으면 발파후의 암반의 파쇄도가 일정하지 않게 되므로, 본 발명은이 전색물(18)의 길이 차이를 극복할 수 있는 방법으로 가느다란 에어튜브(15)의 길이와 직경의 크기를 조절함으로써 가능하게 된다.
한편, 순폭은 일반적으로 폭약사이의 간격과 폭약의 약경에 의하여 정해지는데, 일반적인 폭약의 순폭도는 순폭도(n)=S/d(여기에서, S:최대거리(㎜), d:약포지름(㎜)임)로 공기 속에서는 n값이 2.5배이나, 공내에서는 n값이 훨씬 높아져서 현장에서 실험한 결과, 공경 45∼165㎜의 공내에서는 32∼50㎜ 약경의 폭약은 50㎝이상으로 나타나 n값이 10∼16배까지 가능하며, 이에 따라 에어튜브(15)의 길이는 50∼300㎝까지 가능하도록 구성할 수 있다.
한편, 에어튜브가 매장되어지는 장약층과 매장되지 않는 장약층이 연속적으로 장전되어진 ANFO폭약 또는 벌크폭약이 연속적으로 폭발되어지므로 ANFO폭약 또는 벌크폭약의 장약층마다 뇌관(13)을 장전할 필요가 없게 되며, 이에 따라 발파비용을 크게 줄여 줄 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 사용되는 ANFO폭약 또는 벌크폭약은 그 장약 순서를 서로 바꾸어서 사용할 수 있으며, 일반발파 작업에 사용되는 ANFO폭약 또는 겔 상태의 벌크폭약 뿐만 아니라, 가루·액체 등으로 장약된 상태에서 그 내부에 에어튜브를 매장할 수 있는 폭약의 상태라면 어느 것도 가능하며, 뇌관(13)은 전기식 뇌관 또는 비전기식의 뇌관을 사용하여도 되고, 상기 폭약들을 기폭시킬 수 있는 어떠한 뇌관도 사용될 수 있다.
발파현장에서 본 발명은 도3의 도시와 같은 장약방법의 형태로 가느다란 에어튜브 3개를 장약층내에 매장시키고, 일반발파는 도1a의 도시와 같은 장약방법의 형태로 장전시켜서, 각각 이에 따라 시험발파하여 하기 표 1 ∼ 표 14에 기재된 바와 같은 실험데이터들을 얻었다.
표 1 ∼ 표 8은 기폭약 1.0㎏과 ANFO폭약 10㎏이 장전되어진 본 발명의 가느다란 에어튜브 발파에 의한 실시예 1 ∼ 실시예 4와, 기폭약 1.0㎏과 ANFO폭약 12.5㎏이 장전되어진 일반발파에 의한 비교예 1 ∼ 비교예 4에 따른 발파제원 및 그에 따라 발파시의 진동 및 폭음을 측정한 데이터들이다.
한편, 표 9 ∼ 표 14는 기폭약 1.0㎏과 ANFO폭약 10㎏이 장전되어진 본 발명의 가느다란 에어튜브 발파에 의한 실시예 5 ∼ 실시예 7과, 기폭약 1.0㎏과 ANFO폭약 13.0㎏이 장전되어진 일반발파에 의한 비교예 5 ∼ 비교예 7에 따른 발파제원 및 그에 따라 발파시의 진동 및 폭음을 측정한 데이터들이다.
하기 표 1, 표 3, 표 5, 표 7, 표 9, 표 11, 표 13에 기재된 발파제원에 의하여 실시예 1 ∼ 실시예 7 및 비교예 1 ∼ 비교예 7과 같이 천공한 다음, 본 발명의 가느다란 에어튜브 발파에 따른 실시예들은 각각 도3의 도시와 같은 장약방법의 형태로, 일반발파에 따른 비교예들은 각각 도1a의 도시와 같은 방법으로 각각 장약공을 형성하고, 뇌관 및 기폭약을 장전한 후, 이를 전색물로 전색시킨 다음, 뇌관을 기폭시켜 발파시켰다.
상기 발파방법들에 따른 발파 진동 및 폭음을 측정한 데이터들을 표 2, 표4, 표 6, 표 8, 표 10, 표 12, 표 14에 비교하여 기재하였다.
표 1. 실시예 1 및 비교예 1의 발파제원
구분횟수 발파방법 천공장(m) 공간격(m) 발파공수(개) 지발당장약량(㎏) 에어튜브사용개수
1회 일반발파 8.5 2.2 30 12.5(1.0) ·
2회 에어튜브발파 8.5 2.2 30 10.0(1.0) 3
3회 일반발파 8.5 2.2 30 12.5(1.0) ·
4회 에어튜브발파 8.5 2.2 30 10.0(1.0) 3
5회 일반발파 8.5 2.2 30 12.5(1.0) ·
6회 에어튜브발파 8.5 2.2 30 10.0(1.0) 3
7회 일반발파 8.5 2.2 47 12.5(1.0) ·
8회 에어튜브발파 8.5 2.2 47 10.0(1.0) 3
1. 사용 뇌관 : 비전기식 뇌관 (공내뇌관 U 400, 표면뇌관 UB 17, 42)
2. air tube 제원 : 50㎜ø×1000㎜ (3개)
3. ( ) 안은 기폭약 폭약량 (㎏)
표 2. 실시예 1 및 비교예 1에 따른 발파진동 및 폭음 측정결과
구분횟수 발파방법 측정최고치(㎝/sec) 소음(폭음)(㏈/A) 거리(m)
1회 일반발파 0.047 66.2 320∼350m
2회 에어튜브발파 0.014 65.8
3회 일반발파 0.113 66.0
4회 에어튜브발파 0.081 66.0
5회 일반발파 0.117 70.0
6회 에어튜브발파 0.022 67.0
7회 일반발파 0.152 66.2
8회 에어튜브발파 0.125 65.4
1회 일반발파 0.023 60.4 450∼500m
2회 에어튜브발파 N/A N/A
3회 일반발파 0.042 71.0
4회 에어튜브발파 0.017 66.4
5회 일반발파 0.027 68.0
6회 에어튜브발파 N/A N/A
7회 일반발파 0.022 65.8
8회 에어튜브발파 0.019 59.4
1회 일반발파 0.028 66.0 500∼550m
2회 에어튜브발파 0.041 73.2
3회 일반발파 0.042 73.0
4회 에어튜브발파 0.034 72.4
5회 일반발파 N/A N/A
6회 에어튜브발파 0.017 74.2
7회 일반발파 0.027 73.4
8회 에어튜브발파 0.025 73.8
♣N/A란 : 계측기기의 최저 레벨에 측정이 불가능한 또한, 미진동으로 계측기가 잡지 못한 상태
표 3. 실시예 2 및 비교예 2의 발파제원
구분횟수 발파방법 천공장(m) 공간격(m) 발파공수(개) 지발당장약량(㎏) 에어튜브사용개수
1회 일반발파 8.5 2.2 30 12.5(1.0) ·
2회 에어튜브발파 8.5 2.2 30 10.0(1.0) 3
3회 일반발파 8.5 2.2 30 12.5(1.0) ·
4회 에어튜브발파 8.5 2.2 30 10.0(1.0) 3
5회 일반발파 8.5 2.2 30 12.5(1.0) ·
6회 에어튜브발파 8.5 2.2 30 10.0(1.0) 3
1. 사용 뇌관 : 비전기식 뇌관 (공내뇌관 U 400, 표면뇌관 UB 17, 42)
2. air tube 제원 : 50㎜ø×1000㎜ (3개)
3. ( ) 안은 기폭약 폭약량 (㎏)
표 4. 실시예 2 및 비교예 2에 따른 발파진동 및 폭음 측정결과
구분횟수 발파방법 측정최고치(㎝/sec) 소음(폭음)(㏈/A) 거리(m)
1회 일반발파 0.042 71.2 380∼400m
2회 에어튜브발파 0.036 70.6
3회 일반발파 0.066 70.4
4회 에어튜브발파 0.042 70.8
5회 일반발파 0.066 70.0
6회 에어튜브발파 0.042 68.8
1회 일반발파 0.019 58.6 550∼600m
2회 에어튜브발파 N/A N/A
3회 일반발파 0.012 58.2
4회 에어튜브발파 N/A N/A
5회 일반발파 N/A N/A
6회 에어튜브발파 N/A N/A
1회 일반발파 0.119 86.6 300∼350m
2회 에어튜브발파 0.084 85.6
3회 일반발파 0.042 65.0
4회 에어튜브발파 0.042 68.0
5회 일반발파 0.076 84.4
6회 에어튜브발파 0.082 84.8
♣N/A란 : 계측기기의 최저 레벨에 측정이 불가능한 또한, 미진동으로 계측기가 잡지 못한 상태
표 5. 실시예 3 및 비교예 3의 발파제원
구분횟수 발파방법 천공장(m) 공간격(m) 발파공수(개) 지발당장약량(㎏) 에어튜브사용개수
1회 일반발파 8.5 2.2 35 12.5(1.0) ·
2회 에어튜브발파 8.5 2.2 35 10.0(1.0) 3
1. 사용 뇌관 : 비전기식 뇌관 (공내뇌관 U 400, 표면뇌관 UB 17, 42)
2. air tube 제원 : 50㎜ø×1000㎜ (3개)
3. ( ) 안은 기폭약 폭약량 (㎏)
표 6. 실시예 3 및 비교예 3에 따른 발파진동 및 폭음 측정결과
구분횟수 발파방법 측정최고치(㎝/sec) 소음(폭음)(㏈/A) 거리(m)
1회 일반발파 0.143 71.2 350∼370m
2회 에어튜브발파 0.084 70.6
1회 일반발파 0.019 58.6 480∼500m
2회 에어튜브발파 N/A N/A
1회 일반발파 0.098 68.2 450∼470m
2회 에어튜브발파 0.075 68.2
♣N/A란 : 계측기기의 최저 레벨에 측정이 불가능한 또한 미진동으로 계측기가 잡지 못한 상태
표 7. 실시예 4 및 비교예 4의 발파제원
구분횟수 발파방법 천공장(m) 공간격(m) 발파공수(개) 지발당장약량(㎏) 에어튜브사용개수
1회 일반발파 8.5 2.2 35 12.5(1.0) ·
2회 에어튜브발파 8.5 2.2 35 10.0(1.0) 3
1. 사용 뇌관 : 비전기식 뇌관 (공내뇌관 U 400, 표면뇌관 UB 17, 42)
2. air tube 제원 : 50㎜ø×1000㎜ (3개)
3. ( ) 안은 기폭약 폭약량 (㎏)
표 8. 실시예 4 및 비교예 4에 따른 발파진동 및 폭음 측정결과
구분횟수 발파방법 측정최고치(㎝/sec) 소음(폭음)(㏈/A) 거리(m)
1회 일반발파 0.073 64.8 350∼370m
2회 에어튜브발파 0.028 64.8
1회 일반발파 0.625 50.0 130∼150m
2회 에어튜브발파 0.391 50.0
표 9. 실시예 5 및 비교예 5의 발파제원
구분횟수 발파방법 천공장(m) 공간격(m) 발파공수(개) 지발당장약량(㎏) 에어튜브사용개수
1회 일반발파 8.5 2.2 35 13.0(1.0) ·
2회 에어튜브발파 8.5 2.2 35 10.0(1.0) 3
1. 사용 뇌관 : 비전기식 뇌관 (공내뇌관 U 400, 표면뇌관 UB 17, 42)
2. air tube 제원 : 50㎜ø×1000㎜ (3개)
3. ( ) 안은 기폭약 폭약량 (㎏)
표 10. 실시예 5 및 비교예 5에 따른 발파진동 및 폭음 측정결과
구분횟수 발파방법 측정최고치(㎝/sec) 소음(폭음)(㏈/A) 거리(m)
1회 일반발파 0.036 64.6 350∼370m
2회 에어튜브발파 0.031 66.4
1회 일반발파 0.030 71.6 480∼500m
2회 에어튜브발파 0.019 70.2
1회 일반발파 0.121 75.0 350∼480m
2회 에어튜브발파 0.081 75.2
표 11. 실시예 6 및 비교예 6의 발파제원
구분횟수 발파방법 천공장(m) 공간격(m) 발파공수(개) 지발당장약량(㎏) 에어튜브사용개수
1회 일반발파 8.5 2.2 50 13.0(1.0) ·
2회 에어튜브발파 8.5 2.2 50 10.0(1.0) 3
1. 사용 뇌관 : 비전기식 뇌관 (공내뇌관 U 400, 표면뇌관 UB 17, 42)
2. air tube 제원 : 50㎜ø×1000㎜ (3개)
3. ( ) 안은 기폭약 폭약량 (㎏)
표 12. 실시예 6 및 비교예 6에 따른 발파진동 및 폭음 측정결과
구분횟수 발파방법 측정최고치(㎝/sec) 소음(폭음)(㏈/A) 거리(m)
1회 일반발파 0.095 65.6 350∼370m
2회 에어튜브발파 0.049 62.8
1회 일반발파 0.030 74.2 480∼500m
2회 에어튜브발파 0.019 71.8
1회 일반발파 0.121 66.6 300∼310m
2회 에어튜브발파 0.081 67.2
표 13. 실시예 7 및 비교예 7의 발파제원
구분횟수 발파방법 천공장(m) 공간격(m) 발파공수(개) 지발당장약량(㎏) 에어튜브사용개수
1회 일반발파 8.5 2.2 35 13.0(1.0) ·
2회 에어튜브발파 8.5 2.2 35 10.0(1.0) 3
1. 사용 뇌관 : 비전기식 뇌관 (공내뇌관 U 400, 표면뇌관 UB 17, 42)
2. air tube 제원 : 50㎜ø×1000㎜ (3개)
3. ( ) 안은 기폭약 폭약량 (㎏)
표 14. 실시예 7 및 비교예 7에 따른 발파진동 및 폭음 측정결과
구분횟수 발파방법 측정최고치(㎝/sec) 소음(폭음)(㏈/A) 거리(m)
1회 일반발파 0.133 68.6 300∼320m
2회 에어튜브발파 0.084 68.6
1회 일반발파 0.456 71.2 280∼300m
2회 에어튜브발파 0.291 60.2
상기와 같이, 일반 발파 12회, 본 발명에 의한 가느다란 에어튜브 발파 12회, 총 24회에 걸쳐 시험발파를 하였으며, 각각의 시험발파시 폭원과 측점간의 거리는 130m∼600m이며, 최대 지발당 장약량은 일반발파는 13.5㎏이고, 본 발명의 가느다란 에어튜브발파는 11.0㎏으로써, 장약량을 약 20％정도 줄여 발파하였다.
그 결과 본 발명의 가느다란 에어튜브발파에 따른 진동속도 크기는 0.014∼ 0.391㎝/sec로서, 대부분의 진동측정치들은 일반발파보다 약 40∼60％정도 감소되는 효과가 있었으며, 폭음감소는 일반발파와 대동소이하거나 약간 감소되고 있는 것을 나타내고 있으며, 상기 표들에서 N/A로 기재되는 것은 진동이 작아 측정 기계가 감지할 수 없는 것을 나타내고 있다.
따라서, 이들 측정데이터들로부터 일반발파의 진동 크기보다 본 발명의 가느다란 에어튜브 발파가 진동이 크게 감소함을 알 수 있고, 암반의 파쇄도가 양호하여 전석의 발생량도 현저히 감소됨을 알 수 있다.
이때 측정 횟수별 진동 측정치의 상대적인 크기의 차이는 폭원으로부터 거리, 지발당 장약량 외에도 자유면과 측정 위치 및 현지 암반조건에 기인한 것으로 추정된다.
표 15에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 가느다란 에어튜브 발파는 장약공(11)내에 가느다란 에어튜브(15)들이 끼워져, 일반 발파시 폭약이 차지하는 공간을 감소시킴으로써 진동 감소효과와, 가느다란 에어튜브들의 장착으로 인한 수평자유면 (F2) 쪽으로 폭약의 폭발길이가 연장되어 전석 발생량을 크게 감소시켜 발파효과를 증대시킬 뿐만 아니라, 암질에 따라 폭약량을 최소한 20％이상 감소시켜도 일반 발파효과보다 우수하여 민원의 대상이 되고 있는 진동제어에 훌륭한 발파방법이고, 특히 ANFO폭약과 벌크폭약을 주로 사용하는 채석장에서 전석의 발생을 최대한 줄여줄 수 있는 방법임을 입증할 수 있었다.
표 15. 종래의 노천에서의 일반발파와 본 발명의 가느다란 에어튜브발파와의 발파조건 및 계측결과 비교
구분 종래 노천에서의 일반 발파 본 발명의 에어튜브발파
천공형태 일반발파의 천공간격 저항선 일반발파의 천공간격 저항선
발파조건 천공수 30개공 기준 동일 동일
지발당 장약량 13.5㎏ (표1) 11.0㎏ (표1)
체적당 장약량 0.328㎏/㎥ 0.267㎏/㎥
가느다란에어튜브 길이 없음 (표1)
총 뇌관수 30∼50개 30∼50개
측정거리 130∼600m 130∼600m
계측결과 진동속도 0.047㎝/sec (표2) 0.014㎝/sec (표2)
소음 66.2(㏈/A) (표2) 65.8(㏈/A) (표2)
파쇄도 불량 극히 양호
사용 폭약량의 증감 동일 -2.5㎏(약 20％ 감소)
표 16에 종래 노천에서의 일반발파 방법과 본 발명의 가느다란 에어튜브발파 방법에 따른 장·단점을 비교하였다.
표 16. 종래의 노천에서의 일반발파와 본 발명의 가느다란 에어튜브발파와의 장단점 비교
구분 종래의 노천에서의 일반발파 방법 본 발명의 가느다란 에어튜브발파 방법
장점 ·장약방법이 본 발명보다 비교적 간단하다. ·진동은 40∼50％정도 감소한다.·폭음은 대동소이하거나 약간 감소한다.·전석의 발생은 80％이상 크게 감소시킨다.·시공원가를 절감한다.(폭약량은 체적당 20∼30％정도 감소시키고, 분산장약발파의 경우 공당 뇌관 1개를 절약할 수 있기 때문이다.)·동일 폭약량의 폭발길이가 길어진다.·공내에서 공기층을 형성시킨다.·저항선을 크게 할 수 있다.
단점 ·진동 및 폭음의 조절이 어렵다.·전석의 발생량을 조절할 수 없다.·비경제적이다.·폭약을 과다 사용할 위험이 있다. ·에어튜브 제작 초기에 비용이 많이 든다.(대량 제작시 일반 매질인 모래보다 염가로 할 수 있음)
표 16에서 나타난 바와 같이, 본 발명은 발파할 암반의 일반발파의 천공 상태를 전혀 신경쓰지 않고 적용 가능하여 폭약의 폭발력을 공내에서 최대한 분산 기폭시켜 발파함으로써 발파진동을 최대한 제어할 수 있으며, 장약 길이가 증가함에 따라 전석의 발생을 최대한 줄일 수 있었다.
따라서, 본 발명의 가느다란 에어튜브발파 방법은 일반 노천발파보다는 경제적인 발파방법임을 명확히 알 수 있었다.
상기와 같은 본 발명은 첫째, 암반발파시 천공경보다 작은 직경의 가느다란 에어튜브 또는 다수개의 에어볼들로 이루어지는 공기주머니를 장약공내에 적어도 1개층이상 매장(埋藏)시켜 장약층내에 공기층을 형성함으로써, 장약의 폭발길이를 연장시킴과 동시에 폭약이 자유면에 가깝게 장약되어 비표면적을 증가시켜 폭약의 폭발력이 장약공 내에서 공기층으로 분산되어 발파진동 및 폭음을 감쇠시켜 주는효과가 있다.
둘째, 장약공내에서 연속적으로 ANFO폭약과 겔 상태의 벌크폭약이 연속적으로 밀실하게 채워지기 때문에 니트로글리세린계 폭약보다 폭력이 약한 ANFO폭약과 겔 상태의 벌크폭약의 순폭 기능을 증대시켜 주기 때문에 불폭의 위험이 제거되고,장약층내에 매장되어진 공기주머니의 공기층으로 발파진동을 분산시킬 수 있으므로, 발파효과를 높일 수 있다.
셋째, 장약공 또는 장약내에서 에어튜브 또는 에어볼들에 의해 장전된 폭약의 폭발길이가 연장됨으로써 폭발시 자유면쪽으로의 투사면적이 확대되어 전압력을 증가시켜 폭발력이 암반의 파쇄에만 모두 작용하도록 하여 전석 발생량을 크게 감소시키는 발파효과가 있다.
넷째, 폭약 폭발시 폭발력이 암반에 닿게 되는 면적(=비표면적)을 증가시키게 되고, 장약층내 공기층이 확보됨과 동시에, 자유면 가까이 장전되는 관계로 폭약의 체적당 사용량을 20∼30％이상 줄일 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명에 따른 발파방법을 채석장에 적용시킬 시 2차발파(玉石발파) 작업이 불필요하므로 2차발파로 인한 공해(폭음)가 발생되지 않으며, 또 2차발파에 소요되는 경비를 절감시킴으로써 원가절감이 가능하여 시공원가를 절약할 수 있는 효과가 있음을 밝혀 둔다.

Claims (7)

  1. 절취하고자 하는 암반상에 소정깊이 및 소정배열로 천공구멍들을 천공하는 단계와;
    상기 천공된 구멍들내에 각각 기폭약(12) 및 뇌관(13)과 폭약들을 장전하되, 천공경보다 작은 직경으로 형성되며 그 내부에 소정 크기의 공기층을 갖는 공기주머니를 적어도 1개이상 공내로 삽입시킨 후, 공내에 삽입된 공기주머니의 외측을 폭약으로 감싸 공기주머니가 장약층 내부에 매장되도록 공기주머니와 폭약을 순차적으로 장전하여 장약공(11)을 형성하는 단계와;
    상기 장약공(11)내에 장전된 폭약의 상측에 전색물(18)로 전색시키는 전색단계와;
    발파기로 뇌관(13)을 기폭시켜 장약공(11)내의 기폭약 및 폭약들을 폭발시키는 기폭단계;로 이루어져서, 상기 폭약내에 매장된 공기주머니의 체적만큼 폭약의 장전길이가 연장되어 폭발시 자유면쪽의 암반 투사면적을 증가시켜서 발파되게 함을 특징으로 하는 장약층 내부에 매장되는 공기주머니를 이용한 암반 발파방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 장약공(11) 형성단계에서 장약공(11)내에 장전되는 폭약 내부에 매장되어지는 공기주머니는 소정의 길이로 형성되면서 그 직경이 장약공의 천공경보다 작은 직경으로 형성되고, 그 내부에 공기층이 밀폐되어 있는 에어튜브(15)의 형태인 것을 특징으로 하는 장약층 내부에 매장되는 공기주머니를 이용한 암반 발파방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 장약공(11) 형성 단계에서 장약공(11)내에 장전되는 폭약 내에 매장되어지는 공기주머니는 그 직경이 장약공의 천공경보다 작은 직경으로 형성되며 그 내부에 공기층이 밀폐되어 있는 에어볼(19)의 형태로서, 장약층 내에 일정 갯수의 에어볼(19)들이 매장되어지는 것을 특징으로 하는 장약층 내부에 매장되는 공기주머니를 이용한 암반 발파방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 에어튜브(15) 또는 에어볼(19)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르 또는 폴리아미드 중 어느 하나의 재질로 제작된 것을 특징으로 하는 장약층 내부에 매장되는 공기주머니를 이용한 암반 발파방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 장약공(11) 형성 단계에서 공내로 삽입되는 에어튜브 (15)를 공벽 중심에 위치되도록 간격을 유지시켜 주면서 에어튜브(15)의 외면과 공벽면 사이의 공간부를 적어도 2개이상의 개구부로 분할하여 주는 지지체(16)가 1개이상 에어튜브(15)의 외면에 끼워져서 장약공내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 장약층 내부에 매장되는 공기주머니를 이용한 암반 발파방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지지체(16)는 그 중앙부에 관통구멍(16a)이 형성되어 에어튜브(15)를 그 안에 수용하여 지지하는 원형의 스트립(16b)과, 이 원형 스트립의 외측 단부에서 일정 간격을 두고 돌출되어 공벽면에 지지되는 적어도 2개이상의 지지부(16c)들이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 장약층 내부에 매장되는 공기주머니를 이용한 암반 발파방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 장약공(11) 형성 단계에서 장약공내로 장전되는 폭약은 가루형태의 ANFO폭약 또는 유동성이 좋은 겔 상태의 벌크폭약인 것을 특징으로 하는 장약층 내부에 매장되는 공기주머니를 이용한 암반 발파방법.
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