KR100527878B1

KR100527878B1 - 전기식 뇌관 및 비전기식 뇌관을 이용한 제어 발파 방법

Info

Publication number: KR100527878B1
Application number: KR10-2004-0013361A
Authority: KR
Inventors: 김왕수
Original assignee: 주식회사 현대발파엔지니어링
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-11-15
Also published as: KR20050087513A

Abstract

본 발명은 전기식 뇌관 및 비전기식 뇌관을 이용한 제어 발파 방법에 관한 것으로서,

터널 발파에서 암반을 발파하는 제어 발파 방법에 있어서, 암반 내에 소정의 배열로 복수의 장약공을 소정 깊이로 천공하는 단계(S10)와; 천공한 후 각각의 장약공마다 기폭순서를 정하고 여기에 맞게 뇌관의 기폭순서를 설정하되, 상기 외곽공(3)내에 삽입되는 지연시차가 "0ms"인 순발 비전기식 뇌관인 비전기식 뇌관(6)과 이를 기폭시키기 위해 장약공 외부에서 연결되는 외부의 전기식 뇌관(7)의 기폭시차를 조합시킴으로서 바닥공(4)을 제외한 전체 장약공의 기폭순서 중에서 외곽공(3)이 마지막으로 기폭되게 기폭순서를 설정하는 단계(S20)와; 기폭순서 및 시차에 맞게 상기 장약공중 외곽공(3)에는 비전기식 뇌관(6)을 삽입하고, 상기 장약공중 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에는 일반 전기식 뇌관을 삽입한 후 폭약을 장착하는 장약작업을 실시하는 단계(S30)와; 상기 외곽공(3)에 삽입된 비전기식 뇌관(6)은 2개 이상을 한 묶음으로 하고, 여기에 이를 기폭시키기 위해 별도로 설치된 외부의 전기식 뇌관(7)을 기폭순서 및 시차에 맞게 비전기식 뇌관(6)의 시그널 튜브(8)에 연결하는 단계(S40)와; 상기 외곽공(3)에 삽입된 비전기식 뇌관(6)의 시그널 튜브(8)에 연결된 외부의 전기식 뇌관(7)과 상기 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에 삽입된 일반 전기식 뇌관을 서로 연결한 후 최종적으로 점화기에 연결하여 기폭순서 및 시차에 따라 폭약을 기폭시키는 단계(S50)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하며,

외곽공 내에 삽입된 비전기식 뇌관을 2개 이상을 한 묶음으로 하여 여기에 이를 기폭시키기 위한 별도로 설치한 외부의 전기식 뇌관을 연결하여 기폭시킴으로서, 외곽공 내에 삽입된 비전기식 뇌관의 시차가 "0ms"이고 이 경우에 비전기식 뇌관의 시그널 튜브의 폭굉속도는 경미하여 무시되므로 동시기폭에 의한 응력집중효과를 제공하게 되며, 그 결과 터널벽면에 발파에 의한 균열영역을 제어할 수 있게 된다.

Description

전기식 뇌관 및 비전기식 뇌관을 이용한 제어 발파 방법{Controlled rock blasting method utilizing electric detonator and non electric detonator}

본 발명은 터널발파에서 전기식 뇌관 및 비전기식 뇌관을 이용한 제어 발파 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기식 뇌관과 비전기식 뇌관의 기폭시차를 서로 조합하여 새로운 기폭 시스템을 형성시킨 후 발파를 실시하여 터널벽면에 발파에 의한 균열영역을 제어하는 발파 방법에 관한 것이다.

통상 암석의 발파에서, 발파 후 파쇄 되는 부분 이외에 남아있는 암반에 균열영역을 제어하기 위해서는 특수한 제어발파가 수행되는데, 이러한 방법에 의한 종래의 제어발파법(controlled blasting)에는 스무스블라스팅(Smooth blasting), 라인드릴링(Line drilling), 프리스플리팅(Pre-splitting), 쿠션블라스팅(Cushion blasting)이 있다.

이 중에서 터널발파시 터널벽면에 균열영역을 제어하기 위한 발파법은 주로 스무스블라스팅(Smooth blasting)이 사용되고, 라인드릴링(Line drilling), 프리스플리팅(Pre-splitting), 쿠션블라스팅(Cushion blasting)은 터널 이외의 발파에서 주로 사용된다.

스무스블라스팅(Smooth blasting)은 주변공을 맨 마지막으로 기폭시키는 점에서 일반적인 발파방법과 같지만 다수의 주변공을 평행히 접근시켜 공경보다 훨씬 적은 직경의 폭약을 사용하여 약장약으로 기폭시키는 점에서 차이가 있는데 이 방법은 암반의 손상이 적고, 여굴이 적고 매끈한 굴착면을 얻을 수 있으며 부석이 적다.

라인드릴링(Line drilling)은 굴착예정선을 따라 다수의 공을 근접, 천공하여 인공적으로 파단면을 만든다. 라인 드릴링공에는 장약하지 않고 자유면과 굴착예정선 사이에 천공한 발파공에 장약한다. 폭발시 에너지는 일부가 라인드릴링 공으로 형성된 면에서 차단되어 그보다 더 깊숙한 암반에는 영향이 적기 때문에 매끈한 면을 얻을 수 있다. 이 방법은 암반의 손상이 최고가 되지만 천공수가 많아져 천공비가 증가되며 또 라인 드릴링공을 평행히 천공하기 위해서는 숙련된 기능이 필요하다.

프리스플리팅(Pre-splitting)은 다수의 공을 천공한 다음 주변공을 먼저 발파시켜 파단면을 만든 다음 나머지부분을 발파시키는 방법이다. 주변공은 공간격이 스무스블라스팅보다 적고 장약량도 적다. 맨 먼저 발파된 각 공들 사이에 균열이 발달되어 파단면이 형성되므로 후속발파로 인한 영향을 억제시키게 된다. 라인드릴링에 비하여 천공수는 적지만 마찬가지로 평행공을 천공하여야 되므로 숙련된 기능이 요구되며 또 암반의 균열이 많은 경우는 발파에너지가 인접공 사이보다 암반내 균열을 따라 전파되므로 장약량, 공간격을 암반조건에 맞도록 결정해야 한다.

쿠션블라스팅(Cushion blasting)은 스무스블라스팅과 유사한 방법으로 주변공을 맨 나중에 기폭시키지만 장약방법이 특이하다. 그림과 같이 발파공보다 훨씬 적은 약경의 폭약을 발파공 내에 분산시켜 양쪽 면에 장약하고 나머지 공 전부를 모래로 채운다. 이것은 발파 시에 모래와 공기가 완충작용을 하여 파단면보다 더 깊숙이 작용하는 발파에너지를 약화시키며 자유면 방향으로 파괴를 유도하게 된다.

이 상에서 살펴본 바와 같이 통상적인 암석발파에서 발파 후 파쇄 되는 부분 이외에 남아있는 암반에 균열영역을 제어하기 위해서 터널에서는 주로 스무스블라스팅(Smooth blasting)이 사용되고, 터널이외의 암석발파에서는 라인드릴링(Line drilling), 프리스플리팅(Pre-splitting), 쿠션블라스팅(Cushion blasting)이 주로 사용되는데, 이 들 모두는 동시기폭에 의한 응력집중효과가 충분히 작용되어야만이 그 효과를 십분 활용할 수가 있게되는데, 만일 동시 기폭이 이루어지지 않는 경우에는 그 효과가 상당히 감소하게 된다. 따라서, 전술한 제어발파의 효과를 충분히 활용하기 위해서는 응력집중효과가 충분히 작용될 수 있는 효율적인 기폭방법을 선택하여 발파작업을 수행하여야 한다.

도 3은 심발공 및 확대공의 발파후 장약공의 배치를 개략적으로 나타낸 배치도이고, 도 4는 종래 발명의 일예로서 도 3의 "B"부를 확대한 단면을 개략적으로 나타낸 확대단면도이고, 도 5는 종래 발명의 다른 예로서 도 3의 "B"부를 확대한 단면을 개략적으로 나타낸 확대단면도이고, 도 6은 종래 발명의 또 다른 예로서 도 3의 "B"부를 확대한 단면을 개략적으로 나타낸 확대단면도이다.

기폭방법을 달리하는 종래의 발파방법은 크게 3 가지방법으로 구분되는데, 첫째는, 도 1에 표시된 바와 같이, 심발공(1), 확대공(2), 외곽공(3), 바닥공(4)의 모든 장약공에 전기식 발파의 전기식 뇌관(12)이 삽입되고, 단지 장약공 내에 삽입된 전기식 발파의 전기식 뇌관(12)의 지연시간(delay time)에 의해서만 기폭시차를 조절하여 기폭시키는 방법으로, 이 때 외곽공(3)의 기폭방법의 일실시예는 도 4에 표시된다. 도 4에 표시된 점선 부분은 인접공과 연결되는 부분을 표시한 것이다.

도 4에 표시된 바와 같이, 5개 장약공 모두가 동일한 지연시간을 가진 동일단수의 뇌관이 삽입되었다 할지라도 뇌관의 기폭오차에 의해 실제 기폭시에는 동시에 기폭이 이루어지지 않는다. 예를 들면, 도 4에 표시된 장약공 내에 4000ms(millisecond, 1/1000 sec)의 지연시간을 가진 뇌관이 동일하게 삽입된 후 기폭된다 하더라도 실제 기폭시에는 4200ms, 3800ms, 4100ms, 3900ms, 4000ms 등의 예로 기폭이 이루어지므로 동시 기폭에 의한 응력집중효과를 기대할 수 없어 암반의 균열제어 효과가 떨어지는 문제점이 있었다.

둘째는, 도 1에 표시된 바와 같이, 심발공(1), 확대공(2), 외곽공(3), 바닥공(4)의 모든 장약공에 전기식뇌관을 삽입하고, 각 발파공의 영역을 4∼5개 블록(block)으로 나눈 후, 순차 블라스팅 머신(Sequential blasting machine)(15) 등을 사용하여 각 블록마다 외부에서 기폭시차를 조절하여 공급함으로서 기폭되는 방법으로 공내에 삽입된 전기식뇌관의 실제 기폭시간은 외부에서 공급되는 블록간의 시차(delay time)에 공내에 삽입된 뇌관 본연의 시차를 합한 값이 된다. 이 때 외곽공의 기폭방법의 일실시예는 도 5에 표시된다.

예를 들면, 도 5의 장약공내에 4000ms(millisecond, 1/1,000 sec)의 지연시간을 가진 뇌관이 동일하게 삽입시킨 후, 외부에서 17ms의 지연시간(delay time)이 주어진다면, 실제 기폭시에는 4217ms, 3817ms, 4117ms, 3917ms, 4017ms 등의 예로 기폭이 이루어지므로 동시 기폭에 의한 응력집중효과를 기대할 수 없어 암반의 균열제어 효과가 떨어지는 문제점이 있었다.

셋째는, 도 1에 표시된 바와 같이, 심발공(1), 확대공(2), 외곽공(3), 바닥공(4)의 모두가 비전기식 발파의 비전기식 뇌관(16)을 삽입하고, 각 발파공의 영역을 4∼5개 블록으로 나눈 다음, 별도의 연결용 비전기식 뇌관(surface detonator)(17)을 사용하여 각 블록마다 외부에서 기폭시차를 조절하여 공급함으로서 기폭되는 방법으로 공내에 삽입된 비전기식 뇌관의 실제 기폭시간은 외부에서 공급되는 연결용 비전기식 뇌관(surface detonator)(17)의 시차(delay time)에 공내에 삽입된 뇌관 본연의 시차를 합한 값이 된다. 이 때 외곽공의 기폭방법의 일실시예는 도 6에 표시된다.

예를 들면, 도 6의 장약공내에 4000ms(millisecond, 1/1,000 sec)의 지연시간을 가진 비전기식 발파의 비전기식 뇌관(16)을 동일하게 삽입시킨 후, 외부에서 42ms의 지연시간(delay time)을 갖은 연결용 비전기식 뇌관(surface detonator)(17)을 이용하여 기폭시킴으로서 42ms의 지연시차의 공급이 이루어진다면, 실제 기폭시에는 4242ms, 3842ms, 4142ms, 3942ms, 4042ms 등의 예로 기폭이 이루어지므로 동시 기폭에 의한 응력집중효과를 기대할 수 없어 암반의 균열제어 효과가 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 터널발파시 굴착예정면의 암반의 손상을 방지하기 위하여 사용되는 터널 외곽부의 외곽공에 지연시간이 "0ms"인 순발 비전기식 뇌관(Instantaneous non electric detonator)을 삽입하여, 상기 순발 비전기식 뇌관을 적어도 2개 이상을 한 묶음으로 하여 여기에 이를 기폭시키기 위한 별도로 설치한 외부의 전기식 뇌관을 연결하여 기폭시킴으로서, 동시기폭이 이루어져 응력집중효과를 제공하게 되며, 그 결과 터널벽면에 발파에 의한 균열영역을 제어하는 전기식 뇌관 및 비전기식 뇌관을 이용한 제어 발파 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 터널 발파에서 암반을 발파하는 제어 발파 방법에 있어서, 암반 내에 소정의 배열로 복수의 장약공을 소정 깊이로 천공하는 단계(S10)와; 천공한 후 각각의 장약공마다 기폭순서를 정하고 여기에 맞게 뇌관의 기폭순서를 설정하되, 상기 외곽공(3)내에 삽입되는 지연시차가 "0ms"인 순발 비전기식 뇌관인 비전기식 뇌관(6)과 이를 기폭시키기 위해 장약공 외부에서 연결되는 외부의 전기식 뇌관(7)의 기폭시차를 조합시킴으로서 바닥공(4)을 제외한 전체 장약공의 기폭순서 중에서 외곽공(3)이 마지막으로 기폭되게 기폭순서를설정하는 단계(S20)와; 기폭순서 및 시차에 맞게 상기 장약공중 외곽공(3)에는 전기식 뇌관(6)을 삽입하고, 상기 장약공중 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에는 일반 전기식 뇌관을 삽입한 후 폭약을 장착하는 장약작업을 실시하는 단계(S30)와; 상기 외곽공(3)에 삽입된 비전기식 뇌관(6)은 2개 이상을 한 묶음으로 하고, 여기에 이를 기폭시키기 위해 별도로 설치된 외부의 전기식 뇌관(7)을 기폭순서 및 시차에 맞게 비전기식 뇌관(6)의 시그널 튜브(8)에 연결하는 단계(S40)와; 상기 외곽공(3)에 삽입된 비전기식 뇌관(6)의 시그널 튜브(8)에 연결된 외부의 전기식 뇌관(7)과 상기 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에 삽입된 일반 전기식 뇌관을 점화기에 연결하여 기폭순서 및 시차에 따라 폭약을 기폭시키는 단계(S50)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

다른 본 발명은 터널발파에서 암반을 발파하는 제어 발파 방법에 있어서, 발파시 암반의 손상영역을 제어하기 위해 굴착예정선을 따라 복수의 장약공을 천공하는 단계와; 복수의 장약공중 외곽공(3)을 수 개의 묶음으로 하여 외부의 제어부에서 지연시차를 부여하고 동시기폭에 의한 응력집중효과를 이용하되, 바닥공(4)을 제외한 전체 장약공의 기폭순서 중에서 이들 수 개의 묶음으로 이루어진 외곽공(3)이 마지막으로 기폭되게 기폭순서를 설정하는 단계와; 상기 천공된 복수의 장약공중 외곽공(3)에는 뇌관의 지연시차가 "0ms"인 비전기식 뇌관 및 전기식 뇌관을 삽입하고, 상기 장약공중 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에는 일반 비전기식뇌관 및 일반 전기식 뇌관을 삽입한 후 폭약을 장착하는 장약작업을 실시하는 단계와; 상기 외곽공(3)에 삽입된 지연시차가 "0ms"인 비전기식 뇌관 또는 전기식 뇌관과 상기 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에 삽입된 일반 비전기식 뇌관 또는 일반 전기식 뇌관은 외부의 제어부에 의한 기폭순서 및 시차에 따라 폭약을 기폭시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 상기 장약공의 기폭순서 설정단계에서 상기 외곽공(3)은 암석의 연경도에 따라 2열 이상으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 상기 제어부는 장약공 내에 삽입되는 뇌관에 지연시차를 부여할 수 있는 순차 블라스팅 머신 또는 연결용 비전기식 뇌관인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 제어 발파방법의 장약공의 배치를 개략적으로 나타낸 배치도이고, 도 2는 도 1의 "A"부를 확대한 단면을 개략적으로 나타낸 확대단면도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 제어 발파 방법의 작업공정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이 본 실시예는 대표적인 터널 발파시 발파패턴으로서 심발공(1), 확대공(2), 외곽공(3), 바닥공(4)으로 구성되고, 이 때 외곽공(3)은 굴착예정면(5)의 암반에 대한 손상을 감소시키기 위해서 도 2에 나타낸 바와 같이 스무스블라스팅(smooth blasting)용 폭약(9)을 사용하게 되며, 발파는 심발공(1), 확대공(2), 외곽공(3), 바닥공(4)의 순서로 이루어진다. 도 1에서 "A"부분의 설명을 위해 확대시킨 부분은 도 2에서 "A"로 표시된다.

본 실시예에 의하면, 도 1 및 도 9에 나타낸 바와 같이 암반의 발파면에 심발공(1), 확대공(2), 외곽공(3), 바닥공(4)의 장약공을 천공하고(S10), 천공한 후 각각의 장약공마다 기폭순서를 정하고 여기에 맞게 뇌관의 기폭순서를 설정하되, 외곽공(3)내에 삽입되는 비전기식 뇌관(6)과 이를 기폭시키기 위해 장약공 외부에서 별도로 연결되는 외부의 전기식 뇌관(7)의 기폭시차를 조합시킴으로서 장약공의 기폭순서를 설정한다(S20).

상기에서 설정한 기폭순서 및 시차에 맞게 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에는 일반 전기식 뇌관이 삽입되고, 단지 외곽공(3)에만 지연시차가 "0ms"인 순발 비전기식 뇌관(6)을 삽입하여, 비전기식 뇌관(6)과 전기식 뇌관을 각각의 장약공에 삽입한 후 폭약을 장착하는 장약작업을 실시한다(S30).

외곽공(3)에 삽입된 비전기식 뇌관(6)은 도 2에 표시된 바와 같이 적어도 2개 이상을 한 묶음으로 하여 블록을 형성하고, 여기에 이를 기폭시키기 위한 별도로 설치되는 외부의 전기식 뇌관(7)을 기폭순서 및 시차에 맞게 비전기식 뇌관(6)의 시그널 튜브(8)에 연결한다(S40).

상기 외곽공(3)에 삽입된 비전기식 뇌관(6)의 시그널 튜브(8)에 연결된 외부의 전기식 뇌관(7)과 상기 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에 삽입된 일반 전기식 뇌관은 서로 연결되어 최종적으로 점화기(도시안함)에 연결되고, 기폭순서 및 시차에 따라서 폭약을 기폭시키게 된다(S50).

예를 들면, 상기 외곽공(3)에 삽입되는 비전기식 뇌관(6)은 지연시차가 "0ms"인 순발 비전기식 뇌관(Instantaneous non-electric detonator)을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 외곽공(3)내에 삽입된 비전기식 뇌관(6)을 다수의 공으로 묶은 다음 여기에 별도로 설치되는 외부의 전기식 뇌관(7)을 연결한 후 이 전기식 뇌관(7)과 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에 삽입된 일반 전기식 뇌관을 서로 연결한 후 최종적으로 점화기(도시안함)에 연결하여 기폭시키면, 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)의 경우는 오로지 공내에 삽입된 일반 전기식 뇌관의 지연시간(delay time)에 의해서만 기폭시차가 조절되어 기폭이 이루어지고, 외곽공(3)에 삽입된 비전기식 뇌관(6)의 경우에는 외부의 전기식 뇌관(7)에 의해 기폭시차를 조절하여 기폭됨으로서, 외부의 전기식 뇌관(7)이 갖는 지연시간 만큼의 지연시차를 공급받게되고, 외곽공(3)내에 삽입된 비전기식 뇌관(6)의 실제 기폭시간은 외부에서 별도로 설치된 외부의 전기식 뇌관(7)의 시차(delay time)와 외곽공(3)내에 삽입된 비전기식 뇌관(6) 본연의 시차를 합한 값이 되는데, 이 경우에 외곽공(3)내에 삽입된 비전기식 뇌관(6)의 본연의 지연시차는 "0ms"가 되므로, 결국 외부의 전기식 뇌관(7)에 의해 공급된 지연시차와 동일한 순간에 기폭된다.

다음은 각종 뇌관중 MS(milli-second)뇌관과 LP(long-period)뇌관의 기폭초시의 발생오차를 표 1에 나타낸다.

구분	뇌관번호	기폭초시(ms, millisecond, 1/1,000sec)
		제조시	실제발파시 발생오차(%)
		제조시	±5 %	±10%	±20%
MS 뇌관	0	0	0	0	0
	1	20	1	2	4
	2	40	2	4	8
	3	60	3	6	12
	4	80	4	8	16
	5	100	5	10	20
	6	120	6	12	24
	7	140	7	14	28
	8	160	8	16	32
	9	180	9	18	36
	10	200	10	20	40
	11	220	11	22	44
	12	240	12	24	48
	13	260	13	26	52
	14	280	14	28	56
	15	300	15	30	60
	16	320	16	32	64
	17	340	17	34	68
	18	360	18	36	72
	19	380	19	38	76
LP 뇌관	1	100	5	10	20
	2	200	10	20	40
	3	300	15	30	60
	4	400	20	40	80
	5	500	25	50	100
	6	600	30	60	120
	7	700	35	70	140
	8	800	40	80	160
	9	900	45	90	180
	10	1000	50	100	200
	11	1200	60	120	240
	12	1400	70	140	280
	13	1600	80	160	320
	14	1800	90	180	360
	15	2000	100	200	400
	16	2500	125	250	500
	17	3000	150	300	600
	18	3500	175	350	700
	19	4000	200	400	800
	20	4500	225	450	900
	21	5000	250	500	1000
	22	5500	275	550	1100
	23	6000	300	600	1200
	24	6500	325	650	1300
	25	7000	350	700	1400

전술한 종래의 방법의 경우는 장약공 내에 삽입된 뇌관의 기폭오차에 의해 실제 기폭시간과는 많은 기폭오차가 발생되나, 본 실시예의 경우는 외곽공(3)내에 삽입된 비전기식 뇌관(6)의 시차가 "0ms"이므로 동시에 기폭이 이루어지는 것이 가능하다. 이 때 외곽공(3)의 기폭방법의 일실시예는 도 2에 나타낸 바와 같다.

도 2에 나타낸 바와 같이 5개의 외곽공(3) 모두가 지연시차가 "0ms"인 비전기식 뇌관(6)으로서 비전기식 순발뇌관이 삽입되고, 외부에서 4000ms(millisecond, 1/1,000 sec)의 지연시간을 가진 외부의 전기식 뇌관(7)이 기폭되어 지연시차를 공급하게 되더라도, 실제 기폭시간은 4000ms, 4000ms, 4000ms, 4000ms, 4000ms 등의 예로 기폭오차가 발생되지 않고 동시기폭이 가능하게 된다.

따라서, 동시기폭에 의한 효율적인 응력집중효과(stress concentration effect)가 작용되어 암반의 균열제어 효과가 높아지게 된다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 제어 발파방법의 응력집중효과를 개략적으로 나타낸 설명도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 제어 발파방법의 응력집중효과의 여부를 비교하기 위해 개략적으로 나타낸 비교설명도이다.

도 7에서는 본 실시예에 의한 응력집중효과(stress concentration effect)가 일방향으로만 진행하는 것을 나타내고, 도 8에서는 동시기폭에 의한 응력집중효과가 작용된 상태(21)와 그렇지 않은 상태(22)를 비교하기 위한 나타낸다. 즉, 응력집중효과가 나타난 상태(21)에서는 발파된 후 면이 발파예정면과 거의 일치하게 되지만 그렇지 않은 상태(22)에서는 발파예정면과 일치하지 않고 굴곡이 심한 형태를 나타내게 된다.

따라서, 본 실시예에서 비전기식 뇌관(6)으로서 순발 비전기식 뇌관이 삽입된 외곽공(3)이 이와 연결되어 기폭되는 전기식 뇌관(7)의 시차와 동일한 순간에 "A"와 같은 여러 개의 외곽공(3)이 동시에 기폭되고 인접공과의 사이에 충격파와 가스압에 의한 준정적압력(Quasi-static pressure)(18)의 작용으로 응력집중효과면(stress concentration effect area)(19)이 발생되어 이후의 발파공의 열(Raw)과 동일 선상(Raw)으로 균열선(Crack line)(20)이 형성되므로 잔류암반(remaining rock)쪽에 형성되는 균열(Crack)의 길이(Length) 및 발생빈도(Frequency)를 줄일 수 있게 된다.

또한, 도 10에 표시된 바와 같이, 본 실시예에서는 암석의 연경도에 따라서 외곽공(3)을 2열 이상으로 배열하여 비전기식 뇌관(6)을 장착하여 발파하게 할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는 복수의 장약공중 외곽공(3)을 수 개의 묶음으로 하여 외부의 제어부에서 지연시차(delay time)를 부여하여 동시기폭에 의한 응력집중효과(stress concentration effect)를 이용하도록 기폭순서를 설정하되, 바닥공(4)을 제외한 전체 장약공의 기폭순서 중에서 이들 수 개의 묶음으로 이루어진 외곽공(3)이 마지막으로 기폭되게 기폭순서를 설정하게 된다.

상기 천공된 복수의 장약공중 외곽공(3)에는 뇌관의 지연시차가 "0ms"인 비전기식 뇌관 또는 전기식 뇌관을 삽입하고, 상기 장약공중 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에는 일반 전기식 뇌관 또는 일반 비전기식 뇌관을 삽입한 후 폭약을 장착하는 장약작업을 실시하는 함으로 동시기폭과 발파면의 제어가 가능하게 된다.

상기 외곽공(3)에 삽입된 지연시차가 "0ms"인 비전기식 뇌관 또는 전기식 뇌관과 상기 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에 삽입된 일반 전기식 뇌관 또는 일반비전기식 뇌관은 외부의 제어부에 의한 기폭순서 및 시차에 따라 폭약을 기폭시킨다.

예를 들면, 상기 제어부는 장약공 내에 삽입되는 뇌관에 지연시차를 부여할 수 있는 순차 블라스팅 머신 또는 연결용 비전기식 뇌관을 사용하는 것이 바람직하다.

따라서 본 실시예에 의하면, 암반의 발파 시에 동시기폭 및 발파면의 제어가 가능하게 된다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 외곽공 내에 삽입된 비전기식 뇌관을 2개 이상을 한 묶음으로 하여 여기에 이를 기폭시키기 위한 별도로 설치한 외부의 전기식 뇌관을 연결하여 기폭시킴으로서, 외곽공 내에 삽입된 비전기식 뇌관의 시차가 "0ms"이고 이 경우에 비전기식 뇌관의 시그널 튜브의 폭굉속도는 경미하여 무시되므로 동시기폭에 의한 응력집중효과를 제공하게 되며, 그 결과 터널벽면에 발파에 의한 균열영역을 제어할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 제어 발파 방법의 장약공의 배치를 개략적으로 나타낸 배치도.

도 2는 도 1의 "A"부를 확대한 단면을 개략적으로 나타낸 확대단면도.

도 3은 심발공 및 확대공의 발파후 장약공의 배치를 개략적으로 나타낸 배치도.

도 4는 종래 발파법의 일예로서 도 3의 "B"부를 확대한 단면을 개략적으로 나타낸 확대단면도.

도 5는 종래 발파법의 다른 예로서 도 3의 "B"부를 확대한 단면을 개략적으로 나타낸 확대단면도.

도 6은 종래 발파법의 또 다른 예로서 도 3의 "B"부를 확대한 단면을 개략적으로 나타낸 확대단면도.

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 제어 발파방법의 응력집중효과를 개략적으로 나타낸 설명도.

도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 제어 발파방법의 응력집중효과의 여부를 비교하기 위해 개략적으로 나타낸 비교설명도.

도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 제어 발파 방법의 작업공정을 개략적으로 나타낸 흐름도.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 제어 발파방법의 장약공의 배치를 개략적으로 나타낸 배치도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 심발공 2 : 확대공

3 : 외곽공 4 : 바닥공

5 : 굴착예정선 6 : 비전기식 뇌관(순발뇌관)

7 : 전기식 뇌관(지발뇌관) 8 : 시그널 튜브

9 : 스무스블라스팅용 폭약 10 : 심발공 및 확대공의 발파영역

11 : 외곽공의 발파예정 암석

12 : 전기식 발파의 전기식 뇌관

13 : 전기식 발파의 전기식 뇌관의 각선

14 : 터널막장면 15 : 순차 블라스팅 머신

16 : 비전기식 발파의 비전기식 뇌관

17 : 연결용 비전기식 뇌관 18 : 준정적압력의 작용선

19 : 응력집중효과면 20 : 발파공의 균열선

21 : 응력집중효과가 작용된 상태

22 : 응력집중효과가 작용되지 않은 상태

Claims

터널 발파에서 암반을 발파하는 제어 발파 방법에 있어서,

암반 내에 소정의 배열로 복수의 장약공을 소정 깊이로 천공하는 단계(S10)와;

천공한 후 각각의 장약공마다 기폭순서를 정하고 여기에 맞게 뇌관의 기폭순서를 설정하되, 상기 외곽공(3)내에 삽입되는 지연시차가 "0ms"인 순발 비전기식 뇌관인 비전기식 뇌관(6)과 이를 기폭시키기 위해 장약공 외부에서 연결되는 외부의 전기식 뇌관(7)의 기폭시차를 조합시킴으로서 바닥공(4)을 제외한 전체 장약공의 기폭순서 중에서 외곽공(3)이 마지막으로 기폭되게 기폭순서를 설정하는 단계(S20)와;

기폭순서 및 시차에 맞게 상기 장약공중 외곽공(3)에는 비전기식 뇌관(6)을 삽입하고, 상기 장약공중 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에는 일반 전기식 뇌관을 삽입한 후 폭약을 장착하는 장약작업을 실시하는 단계(S30)와;

상기 외곽공(3)에 삽입된 비전기식 뇌관(6)은 2개 이상을 한 묶음으로 하고, 여기에 이를 기폭시키기 위해 별도로 설치된 외부의 전기식 뇌관(7)을 기폭순서 및 시차에 맞게 비전기식 뇌관(6)의 시그널 튜브(8)에 연결하는 단계(S40)와;

상기 외곽공(3)에 삽입된 비전기식 뇌관(6)의 시그널 튜브(8)에 연결된 외부의 전기식 뇌관(7)과 상기 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에 삽입된 일반 전기식 뇌관을 서로 연결한 후 최종적으로 점화기에 연결하여 기폭순서 및 시차에 따라 폭약을 기폭시키는 단계(S50)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전기식 뇌관 및 비전기식 뇌관을 이용한 제어 발파 방법.
터널 발파에서 암반을 발파하는 제어 발파 방법에 있어서,

발파시 암반의 균열영역을 제어하기 위해 굴착예정선을 따라 복수의 장약공을 천공하는 단계와;

복수의 장약공중 외곽공(3)을 수 개의 묶음으로 하여 외부의 제어부에서 지연시차를 부여하고 동시기폭에 의한 응력집중효과를 이용하되, 바닥공(4)을 제외한 전체 장약공의 기폭순서 중에서 이들 수 개의 묶음으로 이루어진 외곽공(3)이 마지막으로 기폭되게 기폭순서를 설정하는 단계와;

상기 천공된 복수의 장약공중 외곽공(3)에는 뇌관의 지연시차가 "0ms"인 비전기식 뇌관 또는 전기식 뇌관을 삽입하고, 상기 장약공중 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에는 일반 전기식 뇌관 또는 일반 비전기식 뇌관을 삽입한 후 폭약을 장착하는 장약작업을 실시하는 단계와;

상기 외곽공(3)에 삽입된 지연시차가 "0ms"인 비전기식 뇌관 또는 전기식 뇌관과 상기 심발공(1), 확대공(2), 바닥공(4)에 삽입된 일반 전기식 뇌관 또는 비전기식 뇌관은 외부의 제어부에 의한 기폭순서 및 시차에 따라 폭약을 기폭시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전기식 뇌관 및 비전기식 뇌관을 이용한 제어 발파 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 장약공의 기폭순서 설정단계에서 상기 외곽공(3)은 암석의 연경도에 따라 2열 이상으로 배열되는 것을 특징으로 하는 전기식 뇌관 및 비전기식 뇌관을 이용한 제어 발파 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제어부는 장약공 내에 삽입되는 뇌관에 지연시차를 부여할 수 있는 순차 블라스팅 머신 또는 연결용 비전기식 뇌관인 것을 특징으로 하는 전기식 뇌관 및 비전기식 뇌관을 이용한 제어 발파 방법.