KR100668432B1 - 화약의 기폭으로 금속혼합물을 반응시키는 미진동암반파쇄용 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상협하광의 형태를 갖는 중간캡의 내부에 화약을 수용하고, 화약의 기폭에 의하여 금속혼합물을 반응시키는 미진동 암반파쇄용 조립체에 관한 것이다. 이에 따라 높은 반응 에너지를 요구하는 금속혼합물의 자기 반응을 유지시킬 수 있고, 진동을 수반하지 않기 때문에 친환경적인 암반 파쇄가 가능하다.

테르밋 반응, 기폭 에너지, 미진동 암반 파쇄

Description

화약의 기폭으로 금속혼합물을 반응시키는 미진동 암반파쇄용 조립체{Slight Concussion Bedrock Blasting Assembly Reacting Metal Mixtures by Trigging Gunpowder}

도 1은 종래의 화약을 이용한 미진동 발파공정에 사용되었던 구성을 개략적으로 도시한 단면도.

도 2a 및 도 2b는 갭을 가지는 종래의 플라즈마 파암용 전극봉의 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 양태에 따른 하이브리드 미진동 암반파쇄용 조립체의 개략적인 구성도.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 바람직한 양태에 따른 암반파쇄용 조립체를 이루는 중간캡의 개략적인 사시도.

도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명에 따른 암반파쇄용 조립체가 실제 시공 현장에 사용되는 상태를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 암반파쇄용 조립체 110 : 용기

112 : 금속혼합물 120 : 밀봉캡

130 : 기폭부 140 : 중간캡

142 : 전송부 144 : 전송부 상단

146 : 전송부 하단 148 : 가이드 홈

150 : 기폭체 160 : 연결선

200 : 천공

본 발명은 암반파쇄용 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기폭에 의하여 금속혼합물의 테르밋 반응을 유도할 수 있는 미진동 암반파쇄용 조립체에 관한 것이다.

산업화가 진전되어 인구의 도시집중이 가속화됨에 따라 대규모의 주택 및 토로, 공장부지 확보를 위한 토목공사가 요구된다. 이와 같은 토목공사에 있어서 지하 암반층을 제거하기 위한 공정이 필수적이다. 즉, 토목공사에 있어서 암반을 적당한 크기로 파쇄하기 위해서는 통상적으로 암반파쇄기나 화약을 사용하는데, 특히 화약을 사용하는 경우 대상암반에 소정의 깊이로 천공을 형성하고 천공의 내부에 화약을 충전시킨 뒤, 화약에 충격력을 줄 수 있는 연결선과 연결된 뇌관을 설치하 고, 뇌관에 의하여 화약을 터뜨려 암반층을 발파시킨다.

그러나, 이와 같은 종래의 화약을 이용한 발파 방법에 있어서 암반의 파쇄와 함께 발파에 의한 소음이 야기될 뿐 아니라, 화약에 의한 폭발력이 대상암반에 균일하게 전달되지 못하는 문제가 있다. 특히 화약 발파에 의한 암반파쇄의 경우에는 발파에 따른 진동이 발생하기 때문에 도심의 건물 굴착이나 지하철 굴착과 같은 경우에는 적합하지 않다.

이와 같은 문제점으로 인하여 무진동암반 발파 공법이 다수 제안된 바 있다. 예를 들어 한국특허공고 제 1991-6768호에서는 화약 등의 기폭제와 충격 흡수를 위한 구성을 순차적으로 설치함으로써 무진동 암반 발파 공법이 기술되어 있다. 상기 한국특허공고에 개시된 구성을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 것과 같이, 상기 한국특허공고에서는 착암기 등을 사용하여 대상 암반에 소정의 깊이와 직경을 갖는 천공(2)의 내부에 유체가 채워지며 대략 천공(2) 깊이의 절반에 해당하는 길이를 가지는 튜브(3), 화약(5)과 뇌관(9)이 장전되어 있으며 상향 굴곡진 캡슐(4), 화약 발파로 인한 충격을 흡수하기 위한 공기주머니(10), 충격흡수재(11)가 튜브 속에 충전되어 있으며 다수 적층되어 있는 충격흡수 유니트(12), 밀봉재(13)를 연속적으로 설치함으로써, 화약이 발파하는 경우에 유체 튜브 내에 채워진 액체가 팽창하는 힘으로 암반을 파쇄하는 방법을 기술하 고 있다. 이와 같은 무진동 발파 공법은 종래 화약을 사용하는 방법과 비교하여 환경 친화적이기는 하지만, 그 설치 및 시공에 있어서 효율성 및 경제성에 있어 난점을 드러내고 있는 실정이다.

이와 같이 화약을 사용하는 암반 파쇄공법의 문제점을 해결하기 위하여 전기에너지를 이용하는 이른바 플라즈마 파암 방법이 제안되었는데, 플라즈마 파암이란 펄스 파워에 의하여 발생된 플라즈마를 이용하여 화약을 사용한 파암을 대신하는 기술이다.

플라즈마 파암은 종래 화약을 사용하는 방법에 비하여 에너지 효율이 높고, 암석의 비산과 소음이 상대적으로 적을 뿐 아니라 유해 기체의 발생이 없는 장점을 가지고 있다. 플라즈마 파암에 사용되는 전극봉은 전해물질인 반응물, 반응물을 저장하는 카트리지, 전극 등으로 구성되어 있는데, 종래의 플라즈마 파암용 전극봉의 개략적인 구조가 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있다. 도 2a는 동축 형태의 플라즈마 파암용 전극봉을 도시한 것으로, 전극봉은 내부 전극(20)과, 절연체(21)와, 외부전극(22, 23)과 전해물질(40)로 구성되어 있다. 도 2b는 평행전선 형태의 전극봉을 도시한 것으로, 이 경우의 전극봉은 도 2a에 도시된 것과 달리 카트리지(32) 내부에 전선 형태의 두 전극(31) 사이에 전해물질(40)이 위치하고 있다.

파암을 위해서 도 2a 및 도 2b에 도시한 전극봉을 암반 내의 천공에 삽입하고 전극봉 외부의 전원인가장치로부터 대전류를 전극봉에 공급하면 전극사이에 방 전이 일어나면서 아크가 발생하여 고열의 에너지가 전해물질에 전해지고, 금속분말과 금속산화물로 이루어진 전해물질이 테르밋 반응을 일으키며 고온·고압의 에너지를 발생하게 된다. 이와 같은 고온·고압의 에너지가 암석에 순간적으로 전달되어 암석이 파쇄된다. 즉, 플라즈마 파암 공정에서는 대전류를 전극봉에 공급하면, 금속 분말의 혼합물의 테르밋 반응(thermite reaction)이 일반 화학 반응 시간에 비하여 상당히 짧은 시간인 수십 ㎲ 동안 약 3000 ℃ 이상의 고온에서 금속증기압이 발생하고 이런 압력을 이용하여 암반을 파쇄한다.

그러나, 이와 같은 플라즈마 파암에 사용되는 전극봉 방전이 시작되면 저항이 급격히 낮아져서 이곳으로 대부분의 전류가 흐르게 되어 전해물질의 화학반응은 국부적으로 일어나 파암력은 감소되고 특히 짧은 펄스 압력을 구현하는 데 어려움이 있다.

이와 같은 종래의 플라즈마 파암 공정에 사용되는 전극봉의 문제점을 개선하기 위한 연구가 시도되었으나, 기본적으로 플라즈마 파암을 위해서는 높은 전기에너지가 요구될 뿐 아니라 설치 공정이 복잡하고 경제적인 면에서 많은 문제점을 가지고 있다. 또한, 플라즈마 파암을 이용하는 경우에 암석에서 발생되어 전파되는 진동은 화약의 화학반응으로 생기는 진동 특성에 비하여 절대치가 작을 뿐 아니라, 바로 붕괴(decay)되는 문제가 있다. 특히 테르밋 반응의 경우 문턱 에너지(threshold energy)가 상당이 크기 때문에 반응을 유도하기가 쉽지 않다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 화약을 이용한 암반 파쇄와 펄스 전력을 이용한 플라즈마 파암의 장점을 유지하여, 소음 및 진동을 극소화하는 하이브리드 형태의 암반파쇄용 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기폭장치 및 기폭제를 통하여 최종적으로 금속혼합물의 테르밋 반응을 유도함으로써, 환경 친화적이면서도 파암의 효율을 극대화할 수 있는 암반파쇄용 조립체를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 후술하는 발명의 구성 및 첨부하는 도면을 통하여 보다 분명해질 것이다.

상기한 목적을 위하여, 본 발명에서는 기폭장치 및 이에 의하여 기폭될 수 있는 기폭제의 연쇄적인 반응을 통해서 생성된 기폭 에너지를 이용하여 금속혼합물의 테르밋 반응을 유도할 수 있도록 구성되는 암반파쇄용 조립체를 기술한다.

구체적으로 본 발명은 내부에 금속혼합물을 수용하고 있는 용기와; 상기 용기에 인접하여 내부에 기폭제 및 기폭장치가 장전될 수 있으며, 그 상부와 하부의 직경이 상이한 형태를 가지는 중간캡을 포함하는 암반파쇄용 조립체를 제공한다.

본 발명에 따른 상기 중간캡은 바람직하게는 상협하광의 형태를 가지며, 특히 바람직하게는 원추 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 중간캡은 원추 형상을 가지는 전송부를 포함하며, 상기 기폭부의 내면에 길이 방향을 따라 하나 이상의 가이드 홈이 구비되어 있으며, 상기 중간캡을 내부에 수용하고 있는 기폭부를 더욱 포함할 수 있다.

본 명세서 및 청구의 범위에서 '용기'라는 용어는 금속혼합물 또는 기폭제를 내부에 수용하는 임의의 용기로서, 예를 들어 종이 재질의 지관 또는 플라스틱 재질로 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.

본 명세서 및 청구의 범위에서 '금속혼합물'이라는 용어는 테르밋 반응이 일어날 수 있는 물질의 혼합물을 의미한다.

본 명세서 및 청구의 범위에서 '기폭체'라는 용어는 기폭장치 및 기폭장치에 의하여 기폭 가능한 기폭제를 포함하는 의미로 사용된다.

이하, 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 종래의 화약의 화학반응을 이용한 파암 공법이 가지고 있는 장점과 환경 친화적인 플라즈마 파암 공법의 장점을 동시에 가질 수 있는 방법을 연구하여 본 발명을 완성하였다. 즉, 본 발명자들은 동시에 수백 곳의 장소에서 파암이 가능한 화약을 이용한 파암 공법과 진동 및 소음이 거의 없는 플라즈마 파암 공법의 장점을 동시에 가질 수 있는 암반파쇄용 조립체를 개발하였다.

도 3은 본 발명의 바람직한 양태에 따른 하이브리드 암반파쇄용 조립체의 개 략적인 구성도이다. 본 발명에 따라 제안된 암반파쇄용 조립체(100)는 기본적으로 기폭장치 및 상기 기폭장치에 의해서 기폭 가능한 기폭제를 포함하는 기폭체의 연쇄적인 화학 반응을 통하여 암반파쇄용 조립체(100)의 내부에 수용되어 있는 금속혼합물의 테르밋 반응을 유도함으로써, 환경 친화적인 플라즈마 파암 공정의 장점과 기폭체에 의한 파암 공정의 장점을 모두 유지하였다.

도 3에 도시한 것과 같이, 본 발명에 따른 암반파쇄용 조립체(100)는 테르밋 반응이 일어날 수 있도록 금속혼합물(112)이 내부에 수용되어 있는 용기(110)와, 상기 용기(110)에 인접하여 조립되며, 테르밋 반응을 유도할 수 있도록 그 내부에 기폭제 및 기폭장치와 같은 기폭체(150)가 장전될 수 있는 중간캡(140)을 포함하는 기폭부(130)를 포함한다.

상기 용기(110)는 예를 들어 종이 재질로 구성되는 지관(紙管)으로서, 그 내부에 금속혼합물(112)을 포함하여 후술하는 기폭체를 통한 기폭 에너지에 의하여 테르밋 반응이 유도될 수 있도록 구성되는데, 상기 용기(110)의 형태는 원통형태가 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 내부에 금속혼합물(112)을 수용할 수 있는 임의의 형태를 가질 수 있다. 상기 용기(110)의 상단과 하단은 각각 개방된 형태, 즉 중공(中空)된 형태를 가지는데, 상단은 밀봉캡(120)에 의하여 밀폐되고, 하단은 기폭부(130) 또는 중간캡(140)에 의하여 밀폐될 수 있다.

상기 용기(110) 내부에 수용되는 금속혼합물(112)은 금속분말과 금속산화물의 혼합물로 이루어져 있는데, 금속분말로는 알칼리금속, 알칼리토금속, 알루미늄(Al), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 구리(Cu) 등 다양한 종류의 금속이 가능하며, 금속산화물로는 제 1 산화구리(Cu₂O), 제 2 산화구리(CuO), 산화철(FeO), 삼산화이철(Fe₂O₃), 사산화삼철(Fe₃O₄), 이산화망간(MnO₂), 중크롬산칼륨(K₂Cr₂O₇) 등이 있다. 본 발명에 따른 금속혼합물로는 상술한 금속분말 및 금속산화물 중에서 임의로 선택될 수 있으나, 단위질량 당 반응열이 상대적으로 우수한 알루미늄과 값이 비교적 저렴한 산화구리가 특히 바람직하다.

한편, 본 발명에 따르면 상술한 금속혼합물에 의한 테르밋 반응을 유도하기에 충분한 소정의 에너지를 금속혼합물에 전달할 수 있도록 기폭체가 내부에 장전될 수 있는 기폭부(130)를 포함한다.

상기 기폭부(130)는 바람직하게는 상기 용기(110)의 하부에 접하여 조립되는데, 이를 위하여 상기 기폭부(130)의 개방되지 않은 상단은 상기 용기(110)의 중공된 하단을 통하여 상기 용기(110)와 조립되어 그 상부로 금속혼합물이 놓여질 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 기폭부(130)의 하단은 바람직하게는 개방된 형태를 가지는데, 이를 통하여 기폭력을 발휘함으로서, 기록 에너지를 상기 금속혼합물로 전달할 수 있는 기폭제 및 기폭장치를 포함하는 기폭체(150)가 상기 기폭부(130)의 내부로 장전되거나 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 기폭장치는 연결선(160)에 의하여 격발 수단(미도시)과 연결되어 있으며, 이를 위하여 상기 기폭장치는 기폭제의 화학반응을 유도할 수 있도록 상기 기폭부(130)의 개방된 하단을 통하여 기폭부(130)의 내부로 장전될 수 있다.

이 때, 상기 기폭부(130)는 상기 용기(110)의 형태에 맞추어 원통형상을 가질 수 있으며, 기폭에 의하여 용이하게 파손될 수 있는 재질로 제조될 수 있는데, 일례로 플라스틱을 사용할 수 있다.

특히, 상기 기폭부(130)의 내부에는 실질적으로 기폭 에너지를 상기 용기(110) 내부의 금속혼합물(112)로 효율적으로 전달할 수 있도록 상단과 하단의 직경이 상이하도록 구성되는 중간캡(140)을 포함한다. 상기 중간캡(140)은 바람직하게는 기폭 에너지를 보다 효율적으로 금속혼합물(112)로 전달할 수 있도록 상협하광의 형태를 가지며, 특히 바람직하게는 원추형 또는 돔 형상으로 구성될 수 있다. 상기 중간캡(140) 또한 기폭에 의하여 용이하게 파손될 수 있도록 플라스틱 재질로 제조될 수 있다. 상기 중간캡(140)의 상부 또한 폐쇄되어 있으나, 그 하부는 개방된 형상을 가지고 있다.

본 발명과 관련해서 특히 상기 중간캡(140)의 상단이 상기 용기(110)의 개방된 하단을 통하여 직접 조립될 수 있는데, 이 경우 상술한 기폭부(130)를 사용하지 않고, 중간캡(140)의 내부에 기폭제와 기폭장치 등의 기폭체(150)를 장전할 수 있음은 물론이다.

본 발명에 따라 그 내부에 기폭제 등이 장전될 수 있는 중간캡(140)을 구체적으로 살펴본다. 도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명에 따른 중간캡(140)의 사시도로서, 도시된 것과 같이 중간캡(140)의 외측은 상기 용기(110)의 하단을 통하여 끼워져 조립될 수 있도록 상기 용기(110)와 동일한 원통형상을 갖는다. 물론, 상기 용기(110)의 형상이 다른 형태를 갖는다면 중간캡(140)의 외곽은 그에 상응하는 형상을 갖게 됨은 물론이다.

특히, 본 발명과 관련하여 상기 중간캡(140)의 내부로 장전되는 기폭제의 기폭에 의한 에너지를 중간캡(140) 상부의 용기(110) 내부에 수용되어 있는 금속혼합물로 전달하여 금속혼합물에 의한 테르밋 반응을 일으킬 수 있도록 상단과 하단의 직경이 상이한 전송부(142)가 내부에 구비되어 있다. 상기 전송부(142)는 바람직하게는 그 상부에 금속혼합물이 놓여질 수 있도록 밀폐되는 전송부 상단(144)의 직경 또는 폭이 개방된 전송부 하단(146)의 직경 또는 폭에 비하여 작은 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 도시한 것과 같이 전송부 하단(146)으로부터 상단(144)으로 소정의 기울기를 갖는 원추 형상이지만, 다른 형태로서 일정하게 상향 만곡되는 형상 의 반원, 즉 돔 형상을 가질 수 있다.

이 때, 상기 중간캡(140) 및 그 내부에 상단과 하단의 직경이 상이하게 구성되는 전송부(142)의 높이는 큰 제한이 없으며, 경우에 따라서는 상기 용기(110)의 길이 정도로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 상기 전송부(142)의 상단과 하단 사이의 경사도, 즉 기울기는 아무런 제한이 없으며, 본 발명의 바람직한 양태에 따르면 상기 전송부(142)의 높이는 대략 3 ~ 5 ㎝이다.

특히, 바람직하게는 상기 전송부(142)의 내면으로는 기폭장치에 의하여 기폭된 기폭제의 기폭 에너지를 효율적으로 그 상부에 놓여진 금속혼합물로 전달할 수 있도록 다수의 가이드 홈(148)이 상기 전송부(142)의 길이 방향을 따라 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 암반파쇄용 조립체(100)의 작동을 간단하게 살펴본다. 본 발명에 따른 암반파쇄용 조립체(100)는 내부에 금속혼합물이 수용되어 있는 용기(110)와, 상기 기폭부(130) 또는 중간캡(140)을 상기 용기(110)의 하단을 통하여 연결, 조립하여 토목공사가 진행되는 현장으로 가져간다. 즉, 위험물로 취급되는 기폭제 또는 기폭장치와 같은 기폭체를 토목공사가 진행되는 현장이 아닌 곳에서 중간캡(140) 등의 내부로 장전할 수 없기 때문에, 본 발명에서는 우선 금속혼합물을 수용하고 있으며, 상단이 밀봉캡(120)으로 밀폐되어 있는 용기(110) 와 기폭부 및/또는 중간캡을 연결한 암반파쇄용 조립체(100)를 암반파쇄 현장으로 이송하고, 암반파쇄 현장에서 착암기 등에 의하여 형성된 다수의 천공의 내부로 조립체(100)를 설치하는 과정에서 중간캡 등의 내부에 기폭제와 기폭장치의 기폭체를 장전한다. 이어서 상기 기폭장치로 외부의 격발수단(170, 도 5a 참조)과 연결될 수 있는 연결선(160)을 연결하고, 조립체(100)의 상부 및 측면을 완전하게 밀폐하기 위하여 모래, 잔석 및 암석조각과 같은 전색제 등으로 지입한 후에 파암을 수행할 수 있다.

본 발명에 따라 상기 중간캡(140)의 내부에 장전될 수 있는 기폭제는 암반파쇄를 위하여 기폭장치에 의하여 화학 반응할 수 있는 물질로서 일반적인 민수용 화약으로 제조, 판매되는 혼합화약류, 화합화학류, 무연화약류, 다이너마이트류, 화공품류 등 그 종류에 불문하고 사용할 수 있으나 특히 바람직하게는 흑색화약, 무연화약, 다이너마이트, 초유폭약(ANFO), 에멀전폭약, 정밀폭약 등이다.

한편, 기폭부(130) 또는 중간캡(140)의 하단에 설치되는 기폭장치는 외부에 장착된 기폭 수단에 의하여 전기적으로 작동되는 전기식 뇌관 또는 도화선, 도폭선, 도화 튜브 등과 같은 연결선(160)의 한쪽 끝을 점화시키는 방식에 의하는 비전기식 뇌관 중 작업환경을 고려하여 어느 하나를 선택할 수 있다. 이와 같은 기폭장치는 당업계에서 널리 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

이와 같은 기폭장치의 작동을 통하여 중간캡(140) 또는 기폭부(130) 내부에 장전되어 있는 기폭제가 기폭되면 순간적으로 기폭제가 기체물질로 변환되는 화학반응에 의하여 다량의 열로 인한 다량의 에너지가 발생한다.

이와 같이 기폭제의 화학반응을 통하여 생성된 에너지는 중간캡(140)을 파쇄함과 동시에 그 상부의 용기(110) 내부에 수용되어 있는 금속혼합물로 전달되고, 금속혼합물은 이 에너지에 의하여 테르밋 반응이 유도되고, 금속혼합물의 자체 유지 반응을 통하여 연속적인 테르밋 반응이 지속되어 파암이 수행되는바, 본 발명에 따른 금속혼합물로서 알루미늄(Al)을 금속분말로 사용하고, 산화구리(CuO)를 금속혼합물로 사용한 경우의 테르밋 반응식을 살펴보면 다음과 같다.

반응물: 2Al + 3CuO + ΔE → Al2O3 + 3Cu + 1207 kJ : 생성물

이 때, ΔE는 기폭장치(150)를 통하여 기폭된 기폭제에 의하여 금속혼합물로 전달되는 에너지이고, 알루미늄과 산화구리를 사용하는 금속혼합물로 사용하는 경우의 몰량비는 2:3, 질량비는 대략 1:4.4이다. 다만 금속분말과 금속혼합물로서 철, 마그네슘 등을 사용하는 경우에는 화학당량에 맞추어서 몰량비 또는 질량비가 결정된다.

이와 같이 테르밋 반응을 통하여 다량의 에너지가 발생하기 때문에 테르밋 반응에 따른 에너지가 일종의 충격파가 되어 주변 암석을 파쇄하게 된다. 특히, 본 발명에 따르면 내부에 상협하광의 형태를 가지며 내측면을 따라 수직하게 다수 형성되는 가이드 홈을 구비하고 있는 전송부를 갖는 중간캡으로 인하여 기폭제의 화학반응을 통하여 발생하는 기폭에너지가 효율적으로 금속혼합물에 전달되어 테르밋 반응을 지속할 수 있다.

한편, 바람직하게는 상기 용기(110)의 내부로 테르밋 반응을 유도할 수 있는 '테르밋제'로서의 금속혼합물 외에도 다른 기능성 물질이 첨가될 수 있다.

예를 들어 ⅰ) 테르밋 반응의 반응 속도를 증가시킴으로써 밀폐된 공간에서의 완전반응을 유도하여 파암력을 향상시킬 수 있도록 이산화규소(SiO₂), 삼산화알루미늄(Al₂O₃), 삼산화이철(Fe₂O₃), 산화칼슘 등과 같은 저비중, 초경량의 미소 입자를 주성분으로 하여 발열량이 높은 알루미늄 분말이 혼합되어 있는 반응속도증강제, ⅱ) 소음감소 및 불완전 반응시 발생되는 화염으로 인한 유폭 현상을 방지하고 공발현상을 억제할 수 있도록 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 할로겐화물, 산소산염 등과 염화나트륨을 물에 용해한 전해유체물질 등이다.

이와 같은 기능성물질이 포함되는 경우에 기폭제 및 금속혼합물은 전체 물질의 함량 중에서 약 50 ~ 90 중량%로 사용되는 것이 바람직하다. 이 때, 노천, 계단 파쇄지역, 지하터 파기, 터널 심발공 등의 경우에는 주재료인 기폭제가 전체 물질 중 50 중량% 이상이 되는 것이 바람직하고, 소규모 제어파쇄 및 미진동이 특히 요 구되는 지역과 터널 외곽공 파쇄시에는 주재료에서 금속혼합물이 50 중량% 이상이 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 암반파쇄용 조립체(100)가 발파 현장에서 사용되는 경우를 살펴본다. 도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명에 따른 암반파쇄용 조립체(100)가 발파 현장에서 설치되는 기폭 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 우선, 착암기 등을 사용하여 수직 또는 수평의 천공을 형성하고, 천공의 내부로 본 발명에 다른 암반파쇄용 조립체(100)가 설치된다. 이 때, 암반파쇄용 조립체(100)에 인접하여 형성되는 기폭부(130) 또는 중간캡(140)의 내부로 기폭체를 장전하는 방법과 기폭체를 천공 바닥으로 소정의 높이만큼 장전한 후에 암반파쇄용 조립체(100)를 설치하는 방법을 함께 고려해 볼 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 기폭을 위하여 연결선(160)을 통하여 외부의 격발수단(170)과 연결되는 기폭장치 및 기폭제를 포함하는 기폭체(150)의 장착 위치에 따라서 기폭체(150)가 천공의 상부 쪽에 장착되는 정기폭(도 5a), 천공 바닥에 설치되는 역기폭(도 5b), 천공의 중간 부분에 설치되는 중기폭(도 5c) 방법이 가능하다. 이 외에도 복수개의 기폭장치가 천공의 상단 및 하단에 모두 설치되는 양방향기폭 방법과, 복수 개가 여러 곳에 설치하는 다단기폭 방법이 가능한데, 어느 하나의 기폭 방식에 한정되지 않으며 시공현장과 주위여건에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.

특히, 본 발명에 따르면 기폭제를 통하여 테르밋 반응을 유도함으로써, 최고 수백 개의 천공에서도 동시에 수행될 수 있고, 소음과 진동이 거의 없는 친환경적인 파암 공정이 가능하였다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 양태에 대하여 기술하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 결코 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 다양한 변형과 변경을 용이하게 생각해 낼 수 있다. 그러나, 그와 같은 변형과 변경은 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은 첨부하는 청구의 범위를 통하여 보다 분명해질 것이다.

본 발명에서는 종래 화약 등의 기폭제를 이용한 파암 공정과 전기펄스에 의한 에너지를 이용한 플라즈마 파암 공정의 장점을 모두 채택할 수 있는 하이브리드 타입의 암반파쇄용 조립체를 제안하였다.

본 발명에 따른 암반파쇄용 조립체를 사용함으로써, 종래의 플라즈마 파암 공정에 버금가는 소음과 진동을 극소화함으로써 환경 친화적인 파암이 가능하게 되었다.

특히, 종래 테르밋 반응을 사용하는 플라즈마 파암 공정에서는 테르밋 반응을 유도하기 위하여 대전력 펄스를 사용하기 때문에 한번에 2개에서 6개 정도의 충격셀만을 사용할 수 있었으므로, 특히 동시에 수백 곳에서의 파암이 수행되어야 하 는 터널에서의 암반 파쇄와 같은 공정에서는 적합하지 않았다. 그러나 본 발명에 따른 암반파쇄용 조립체의 경우에는 테르밋 반응을 유도하기 위해서 화약과 같은 기폭제를 사용함으로 인하여 동시에 수백 곳에서 파암 공정을 동시에 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따라 테르밋 반응을 유도하기 위하여 상협하광의 형태 및 내부에 다수의 가이드 홈을 구비한 중간캡을 채택함으로써, 보다 효율적인 에너지 전달이 가능함에 다라 파암의 효율을 극대화 할 수 있었다.

결국, 본 발명에서는 기폭체의 연쇄적인 기폭 내지는 활성화를 통하여 생성된 기폭 에너지에 의하여 금속혼합물의 테르밋 반응을 유도함으로써, 최종적으로 테르밋 반응에 의한 암반 파쇄가 수행되기 때문에 수백 곳에서의 동시 작업이 가능할 뿐 아니라, 환경 친화적인 암반 파쇄가 가능하게 되었다.

Claims (6)

1. 내부에 금속혼합물을 수용하고 있는 용기와;

   상기 용기에 인접하여 내부에 기폭제 및 기폭장치가 장전될 수 있으며, 그 상부와 하부의 직경이 상이한 형태를 가지는 중간캡

   을 포함하는 암반파쇄용 조립체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 중간캡은 상협하광의 형태를 가지는 암반파쇄용 조립체.
3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중간캡은 원추 형상인 것을 특징으로 하는 암반파쇄용 조립체.
4. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중간캡은 원추 형상을 가지는 전송부를 포함하며, 상기 전송부의 내면에 길이 방향을 따라 하나 이상의 가이드 홈이 구비되어 있는 암반파쇄용 조립체.
5. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중간캡을 내부에 수용하고 있는 기폭부를 더욱 포함하는 암반파쇄용 조립체.
6. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기폭장치는 전기식 뇌관 또는 비전기식 뇌관인 것을 특징으로 하는 암반파쇄용 조립체.

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