KR100730429B1 - 폭파 구멍용 카트리지 외피 및 카트리지, 및 그 이용방법 - Google Patents

Abstract

카트리지(10c)는 에너제틱 물질을 수용하는 용적을 한정하는 본체(12)를 포함한다. 상기 본체(12)는 견고한 물질(47) 안에 형성된 구멍(46)의 선단(48)에 인접한 제1 단부(16), 및 상기 구멍(46)의 칼라(50)를 향해 있는 제2 단부(18)를 구비한다. 상기 제2 단부(18)는 테이퍼되어 포인트 또는 웨지 같은 부재를 형성한다. 막음 물질(52)은 견고한 물질(47)의 자유표면(54) 아래까지 구멍(46) 안에 채워지고 막음 막대(56)에 의해서 제자리에서 기계적으로 유지된다. 상기 에너제틱 물질이 기폭되면, 가스 압력으로 인해 상기 카트리지(10c)는 칼라(50) 쪽으로 억지로 떠밀려 진다. 이 경우, 상기 포인트는 상기 제2 단부(18)와 구멍(46)의 인접 부분 사이의 환상 영역에서 막음 물질(52)에 가해지는 방사상 압축력을 증가시키는 작용을 한다. 이로 인해 막음 물질(52)의 밀봉 효과가 증가하고 가스가 작용하는 구멍(46) 안 용적이 일정하게 유지된다.

카트리지, 외피, 막음 물질, 폭파 구멍, 에너제틱 물질

Description

폭파 구멍용 카트리지 외피 및 카트리지, 및 그 이용방법{CARTRIDGE SHELL AND CARTRIDGE FOR BLAST HOLES AND METHODS OF USE}

본 발명은 견고한 물질을 파쇄하기 위한 폭파 구멍용 카트리지 외피(cartridge shell) 및 카트리지에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 카트리지의 이용방법에 관한 것이며, 특히 폭파 구멍에 상기 카트리지를 충전(charge)하는 방법에 관한 것이다.

일반적인 파괴 구멍용 카트리지 외피는 양 단부가 밀폐된 원통형 관(tube)의 형태이다. 어떤 카트리지는 단지 에너제틱(energetic) 물질만을 수용할 수 있는 반면에, 다른 카트리지는 에너제틱 물질 및 기폭제(initiator) 모두를 수용할 수 있다. 상기 카트리지는 드릴(drill)된 폭파 구멍의 선단 또는 바위나 파쇄될 다른 견고한 물질에 형성된 폭파 구멍의 선단(toe) 근처에 위치하도록 삽입된다. 그리고 나서, 상기 구멍을 입자상 막음 물질(stemming material)로 막을 수 있다. 상기 카트리지 내의 에너제틱 물질이 기폭 되면, 가스가 급격하게 발생하여 상기 구멍의 선단 근처의 가스 압력이 급격히 증가한다. 발생된 가스가 단시간 동안 수용된다면, 발생한 가스 압력은 인해 상기 구멍으로부터 상기 견고한 물질을 통해서 전파되어 파쇄를 일으킬 수 있다.

상기 과정의 효율 및 유효성은 폭파 구멍의 칼라(collar)에 가장 가까운 카트리지 측면에 형성된 가스 밀봉량 및 가스 밀봉 기구, 및 적소에서 상기 밀봉을 유지하는 능력과 같은 요소들에 의해서 크게 좌우된다. 분명히, 상기 밀봉이 불량한 경우, 상기 밀봉 주변에서 가스가 누출될 것이며, 이로 인해 가스 압력이 감소할 뿐 아니라 가스 압력 비율이 증가한다. 또한, 누출되는 가스로 인해 상기 폭파 구멍으로부터 막음 물질의 방출, 반동(recoil) 생성 및 낙석(flyrock) 발생과 같은 바람직하지 않은 결과가 나타난다. 그러나, 상기 밀봉이 매우 완전할지라도, 상기 밀봉이 제자리에 단단히 고정되어 있지 않고 상기 구멍의 칼라에 대하여 뒤로 밀릴 수 있다면 가스가 작용하는 구멍 안에 정의된 공간 용적은 증가하며, 이로 인해 상기 가스 압력이 감소하게 된다.

본 발명의 목적은 사용 시에 상기된 결점을 줄일 수 있는 카트리지 외피(cartridge shell) 및 이와 관련된 카트리지를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 폭파 구멍에 상기 카트리지를 충전하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 관점에 따르면, 견고한 물질을 파쇄하는 데 사용되는 카트리지 외피가 제공되며, 상기 외피는 적어도: 에너제틱(energetic) 물질을 수용하는 용적을 한정하는 주본체(main body)를 포함하며, 상기 본체는 제1 단부 및 제2 대향 단부를 가지며, 상기 제1 단부는 일반적으로 평면이고 상기 제2 단부는 테이퍼(taper)되어 상기 제1 단부로부터 떨어져 향해있는 포인트(point) 또는 웨지(wedge) 같은 부재를 형성한다.

바람직하게는, 상기 주본체는 상기 제1 단부에 인접한 취약선 또는 취약영역을 포함한다.

바람직하게는, 상기 카트리지 외피는 제1 단부에서 클로우져(closure) 장치를 포함하며, 상기 클로우져 장치는 한정한 취약선 또는 취약영역을 갖으며, 또는 상기 주본체와 함께 한정한 취약선 또는 취약영역을 갖는다.

바람직하게는, 상기 주본체는 상기 제1 단부에서 개방부(opening)를 가지며, 상기 클로우져 장치는 상기 개방부를 밀폐하는 캡(cap)을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 카트리지 외피는 또한 상기 제1 단부에서 개구(aperture)를 포함하며, 기폭제(initiator) 도선(lead)은 상기 개구를 통과한다.

바람직하게는, 상기 카트리지 외피는 상기 기폭제 도선을 설치하기 위해서 상기 제1 단부 근처 외부 표면에 요부(recess) 통로를 포함한다.

다른 실시예에서, 상기 카트리지 외피는 상기 제2 단부 내 또는 주변에서 개구를 포함하며, 기폭제 도선은 상기 개구를 통과한다. 이 실시예에서, 상기 카트리지 외피는 내부 요부 또는 통로를 포함할 수 있으며, 상기 내부 요부 또는 통로를 통해서 상기 기폭제 도선이 연장된다.

바람직하게는, 상기 제2 단부는 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부 방향으로 서로 수렴하는 둘 이상의 경사 표면을 갖는다.

그러나, 다른 실시예에서, 상기 제2 단부는 원추대(conical frustum) 형태로 구성된다.

본 발명의 제2 관점을 따르면, 카트리지를 삽입하고 구멍에 입자상 막음 물질을 채워 상기 카트리지를 기폭 함으로써 견고한 물질을 파괴 및/또는 분쇄하는 카트리지용 외피가 제공되며, 상기 외피는 적어도 에너제틱 물질을 수용하는 용적을 한정하는 주본체를 포함하며, 상기 본체는 제1 단부 및 제2 대향 단부를 구비하며, 상기 제2 단부는 사용되는 상기 막음 물질에 방사상 압축력을 작용하기 위한 표면을 포함한다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 견고한 물질 파쇄용 카트리지가 제공되며, 상기 카트리지는 적어도:

본 발명의 제1 관점 또는 제2 관점에 따른 카트리지 외피, 및 상기 카트리지 외피의 주본체 내에 수용된 다량의 에너제틱 물질을 포함한다.

바람직하게는, 상기 카트리지는 또한 상기 주본체 안에 배치된 기폭제를 포함한다.

바람직하게는, 상기 카트리지는 또한 상기 기폭제의 일단에 연결되어 있으며 상기 카트리지 외피의 개구를 통과하는 기폭제 도선을 포함한다.

바람직하게는, 상기 에너제틱 물질은 추진제(propellant)이다.

바람직하게는, 상기 기폭제는 비폭발성 기폭제이다.

바람직하게는, 상기 카트리지는 상기 기폭제용 부스터(booster)를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 상기 카트리지는 각각 다량의 에너제틱 물질을 수용하는 하나 이상의 부스터 카트리지를 포함하며, 상기 하나 이상의 부스터 카트리지는 상기 주본체의 상기 제1 단부 및 서로 함께 단부 대 단부로 연결할 수 있으며, 상 기 카트리지에 의해서 수용되는 에너제틱 물질의 총량은 상기 주본체에 하나 이상의 부스터 카트리지를 연결함으로써 바뀐다.

바람직하게는, 상기 주본체 및 상기 각 부스터 카트리지는 각각 에너제틱 물질을 단지 10 gm만 수용한다.

바람직하게는, 각 부스터 카트리지는 제1 단부에서 제1 계합수단(engaging means) 및 제2 대향 단부에서 상보적인 계합수단을 구비하며, 부스터 카트리지의 상기 제1 계합수단은 인접한 부스터 카트리지의 제2 계합수단과 계합할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 계합수단이 내부에 상기 제2 계합수단을 수용하므로, 연결된 다수의 부스터 카트리지의 외부 표면은 실질적으로 일정한 외경을 갖는다.

바람직하게는, 각 부스터 카트리지는 제1 외경을 갖는 실질적으로 원통형인 본체; 상기 제1 단부에서 감소된 제2 외경을 갖는 상기 제1 계합수단을 형성하는 축방향 연장부; 및 상기 제1 계합수단을 상기 제2 계합수단 안에 억지 끼워맞출 수 있도록 상기 제2 단부에서 상기 축방향 연장부의 외경 보다 작은 내경을 갖는 상기 제2 계합수단을 형성하는 요부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1 계합수단 및 상기 제2 계합수단은 그들 사이에 억지 끼워맞움을 제공하기 위해서 상대적으로 서로 관련된 형태로 구성된다.

바람직하게는, 상기 축방향 연장부는 원주의 축방향으로 떨어져 있는 다수의 리브(rib)를 포함한다.

다른 실시예에서, 상기 제1 계합수단 및 제2 계합수단은 나사 깍 듯이(threadingly) 서로 계합한다.

바람직하게는, 상기 부스터 카트리지는 각 웨브(web)에 의해서 대향 단부들에서 밀폐되며, 상기 웨브는 가연성이거나, 부서지기 쉬우며 또는 양 특성을 모두 갖는다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 카트리지 외피는 적어도;

에너제틱 물질을 수용하는 용적을 한정하는 주본체를 구비한 1차 외피를 포함하며, 상기 주본체는 제1 단부 및 제2 대향 단부를 구비하며, 상기 제2 단부는 테이퍼되어 상기 제1 단부로부터 떨어진 횡단 면적을 감소시키며; 그리고,

하나 이상의 2차 외피를 포함하며, 각 2차 외피는 일반적으로 에너제틱 물질의 용적을 수용하는 원통형 본체를 가지며, 상기 하나 이상의 2차 외피는 상기 1차 외피의 상기 제1 단부 및 서로 함께 단부 대 단부로 분리 가능하게 연결된다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 견고한 물질 내 폭파 구멍을 충전하는 방법 및 막는 방법이 제공되며, 상기 폭파 구멍은 상기 견고한 물질의 자유면(free face)에 인접한 칼라 및 상기 구멍의 대향 단부에서 선단을 가지며, 상기 방법은 적어도:

본 발명의 제2 관점에 따른 카트리지를 상기 카트리지의 상기 제2 단부가 상기 폭파 구멍의 칼라를 향하게 하여 상기 폭파 구멍 안으로 삽입하는 단계;

건조 접착제, 고운 분말 및 굵은 물질의 혼합물을 포함하는 입자상 막음 물질을 제공하는 단계;

상기 막음 물질을 상기 구멍 안에 배치하는 단계;

상기 구멍 안의 상기 막음 물질을 기계적으로 유지하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 배치하는 단계는 상기 막음 물질을 상기 구멍 안으로 블로우(blow)하는 것을 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 상기 막음 물질을 상기 견고한 물질의 자유표면 아래까지 상기 구멍 안으로 블로우 하는 단계; 상기 막음 물질의 일단에서 상기 견고한 물질의 자유표면으로부터 연장되는 막음 막대(bar)의 대향 단부를 지지하기 위해서 상기 막음 막대를 상기 폭파 구멍 안으로 삽입하는 단계; 및 상기 막음 막대의 상기 대향 단부를 기계적으로 유지하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 상기 막음 막대의 대향 단부로부터 떨어져 향해있는 포인트 또는 웨지 같은 부재를 구비한 상기 막음 막대의 일단을 형성하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 상기 카트리지의 외부 표면과 상기 구멍 사이의 공간을 채우고 상기 카트리지의 상기 제2 단부와 상기 입자상 막음 물질 사이에 액체 또는 겔층을 제공하기 위해서 상기 카트리지의 삽입 후 다량의 액체 또는 겔을 상기 폭파 구멍 안으로 주입하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 내부에 상기 폭파 구멍이 형성되어 있는 벽 및 대향 벽을 갖는 지하 광산에서 상기 방법을 사용하는 경우, 상기 구멍 안에 상기 막음을 기계적으로 유지하는 단계는 잭(jack) 막대의 일단이 상기 폭파 구멍 위의 벽에 받쳐 있도록 하는 한편 상기 잭 막대의 대향 단부는 상기 대향 벽에 받쳐 있게 하기 위해서 상기 잭을 작동하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 폭파 구멍을 충전하기 위한 막음 물질이 제공되며, 상기 막음 물질은 건조 접착제, 고운 분말, 및 굵은 물질의 혼합물을 포함한다.

바람직하게는, 상기 접착제는 플라이 애쉬(fly ash); 제련(smelter) 폐기물; 또는 다른 시멘트성 재료로 이루어진 군으로부터 선택된다.

도 1은 본 발명에 따른 카트리지 외피의 분해 단면도.

도 2는 상기 카트리지 외피에 일체화된 단부 캡의 저부도.

도 3은 도 1의 A-A 절단면도.

도 4는 도 1의 P₁-P₁ 절단면도.

도 5는 도 1의 P₂-P₂ 절단면도.

도 6은 상기 카트리지 외피의 제2 실시예의 P₁-P₁ 절단면도.

도 7은 상기 카트리지 외피의 제2 실시예의 P₂-P₂ 절단면도.

도 8은 상기 카트리지 외피의 제3 실시예에 따른 상단부의 단면도.

도 9는 기폭제 및 기폭제 도선의 레이아웃(layout)을 나타내는 도 1에 도시된 상기 카트리지 외피의 저부 부품의 단면도.

도 10은 상기 카트리지 외피의 제4 실시예의 단면도.

도 11은 상기 카트리지 외피의 제5 실시예에 따른 저부 부품의 단면도.

도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 카트리지 외피로 만든 카트리지의 이용 방법을 도시한 도면

도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 상기 카트리지 외피를 일체화한 카트리지의 제2 이용방법을 도시한 도면.

도 14는 카트리지 외피/카트리지의 제4 실시예를 나타낸 도면.

도 15는 도 14에 도시된 2차 외피의 분해 단면도.

도 16은 도 14 및 도 15에 나타낸 상기 외피/카트리지에 일체화된 클로우져 디스크(disc)의 평면도.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 5는 상기 카트리지 외피 10의 제1 실시예를 나타낸다. 상기 카트리지 외피는 에너제틱 물질 (미도시)을 수용하는 용적 14를 한정하는 주본체 12를 포함한다. 상기 주본체 12는 제1 단부 16 및 대향하는 제2 단부 18을 갖는다. 상기 제1 단부 16은 일반적으로 평면이며, 사실상 상기 외피 10의 평면 기부(base)를 형성한다. 그러나, 상기 제2 단부 18은 테이퍼(taper)되어 포인트 또는 웨지 같은 부재 20을 형성한다.

상기 제2 단부 18의 테이퍼링(tapering)의 형태는 상기 주본체 12의 종축상을 가로지르는 평면에서 측정된 상기 제2 단부 18의 면적이 상기 제1 단부 16 쪽에서 상기 제2 단부 18로 갈수록 감소하도록 구성된다. 따라서, 도 4 및 도 5를 참조 하면, 평면 P₂ 내의 상기 제2 단부 18의 면적은 평면 P₁ 에서 측정된 면적에 비해 감소하고 있다.

상기 제2 단부 18은 여러 다른 특정 형태 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 도 1, 도 4 및 도 5를 보면, 상기 제2 단부 18은 서로를 향해 수렴하는 두 개의 경사진 표면 22 및 24의 형태로 구성되어 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 상기 제2 단부 18은 원추대의 형태로 구성될 수 있다. 상기 실시예는 평면 P₁ 및 평면 P₂를 각각 지나는 상기 제2 단부 18의 횡단면도를 도시하고 있는 도 6 및 도 7에 나타나 있다. 도 8에 도시된 또 다른 실시예에서, 상기 제2 단부 18은 정 끝(chiesl point) 형태로 구성되어 있다. 물론 다른 형태로는 삼면, 사면 또는 오면 프리즘이 가능하며, 이에 한정되는 것은 아니다.

이상적으로는, 상기 주본체 12 및 상기 제2 단부 18은 일체로 형성되며 플라스틱 재료로 만들어진다. 그러나, 상기 제2 단부 18을 상기 주본체 12로부터 분리해서 만들 수 있으며, 그럴 경우 나중에 상기 두 부품을 함께 부착할 수 있다. 바람직하게는, 상기 주본체 12는 도 1의 A-A 부분을 나타낸 도 3과 같은 원통형 관의 형태로 구성된다.

주본체 12는 상기 제1 단부에서 개방부 26을 구비하여 상기 외피 10에 에너제틱 물질을 충전할 수 있다. 캡 28 형태의 클로우져는 상기 개방부 26 안으로 삽입 및 상기 개방부 26의 밀폐를 위해서 제공된다. 상기 캡 28은 상기 개방부 26 안으로 압입되거나 억지 끼워맞춰진다. 이는 상기 제1 단부 16에 취약선 또는 취약영 역을 형성한다.

개구 30은 상기 캡 20을 통하여 중심에 형성되므로 전기 성냥(match) 32 (도 9에 도시됨)와 같은 기폭제를 상기 주본체 12 안으로 밀어 넣을 수 있다. 전기 전원과 결합하기 위해서 상기 성냥 32로부터 도선 34가 개구 30을 통과한다.

도 10에 도시된 또 다른 실시예에서, 상기 제1 단부 16 근처 상기 외판 10의 외부 표면 36에는 상기 기폭제 도선 34를 설치하기 위한 요부 38이 구비되어 있다. 상기 요부는 상기 주본체 12에 제공된 제1 길이 40 및 상기 캡 28에 제공된 제2 길이 42를 포함한다. 상기 캡 28은 상기 주본체 12 안으로 삽입될 때 상기 요부 38의 상기 길이 40 및 길이 42가 일직선을 이루도록 배향된다. 상기 전자 성냥 32가 상기 개구 30을 통해서 삽입되는 경우, 상기 도선 34를 상기 요부 38에 설치하여 사고 손해로부터 상기 도선을 보호하며 상기 외판 10을 폭파 구멍에 삽입 시 상기 도선의 절단을 방지할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 요부 38의 상기 길이 40을 상기 주본체 12를 따라서 적어도 상기 웨지 같은 부재 20이 시작되는 지점까지 연장할 수 있다.

도 11에 도시된 다른 실시예에서, 상기 개구 30은 캡 28 보다는 포인트 또는 웨지 같은 부재 20에 위치한다. 이 실시예에서, 상기 외피 10은 내부 통로 35를 갖으며, 상기 기폭제 32를 상기 주본체 12 안의 상기 제1 단부 16 근처에 배치하기 위해서 상기 도선 34가 상기 내부 통로 35를 통과한다.

도 12는 상기 외피 10의 이용방법을 나타낸다. 상기 외피 10의 상기 용적 14에 추진제와 같은 에너제틱 물질을 채워 카트리지 10c를 형성한다. 상기 카트리지 10c는 제1 단부 16와 함께 견고한 물질 47에 형성되어 있는 폭파 구멍 안으로 삽입되므로 상기 제1 단부 16이 상기 구멍의 선단 48에 인접하게 된다. 따라서, 상기 제2 단부 18은 상기 구멍의 칼라 50과 대면하거나 칼라 50을 향하게 된다. 다음으로, 다량의 입자상 막음 물질 52가 상기 구멍 46 안에 배치된다. 일반적으로, 이는 블로잉(blowing) 처리된다. 내부에 상기 구멍 46이 형성되어 있는 상기 견고한 물질 47의 자유표면 54 아래까지 상기 막음 물질 52를 상기 구멍 46 안으로 블로우한다. 그리고 나서, 상기 막음 물질 52는 상기 구멍 46 안에서 기계적으로 유지된다.

도 12의 실시예에서, 상기 기계적 유지는 상기 구멍 46 안으로 막음 막대 56을 삽입함으로써 달성되며, 이로써 상기 막음 막대의 일단부 58은 상기 막음 물질 상에 지지되고 상기 막음 막대의 대향 단부 60은 상기 자유표면 54로부터 연장된다. 컵(cup) 62는 단부 60 위에 배치되어 단부 60을 떠받친다. 상기 컵 64의 대향 측면은 평면 기부를 구비하여 형성되며 아크로(acrow) 지주(prop) 66을 지지한다. 상기 아크로 지주 66은 길게 연장되거나 잭으로 밀어 올려지므로 상기 지주의 대향 단부 68이 상기 자유표면 54에 대향 배치된 벽 69에 접하게 된다.

전기 전원과 도선 34를 연결함으로써, 상기 기폭제 32가 고온 불꽃을 발생하여 상기 카트리지 10c 안에서 상기 추진제 또는 다른 에너제틱 물질을 기폭 한다. 기폭 시에 발생된 가스는 처음에는 상기 취약선 주변의 상기 주본체 12를 뚫고 나온다. 상기 취약선은 상기 주본체 12에 상기 캡 28을 결합함으로써 형성된다. 가스 압력이 증가하면 상기 카트리지 10c를 상기 구멍 46의 상기 칼라 50 쪽으로 떠밀어 내기가 쉬워질 수 있다. 이런 경우, 상기 포인트 또는 웨지 같은 부재 20이 상기 막음 물질 52에 작용하여 상기 제2 단부 18 주변과 구멍 46의 표면 인접부분 사이에 있는 환상 같은 영역 내의 상기 막음 물질에 가해지는 방사상 압축력이 증가하며, 이로 인해서 상기 막음 물질 52의 밀봉 효과가 증가한다. 상기 막음 막대 56 및 아크로 지주 66에 의해 제공된 기계적 유지 작용으로 인하여 상기 막음 물질 52가 상기 구멍 46 밖으로 날려 나오는 것이 방지된다.

건조 접착제, 고운 분말, 및 굵은 물질의 혼합물로부터 상기 막음 물질 52를 형성하면 상기 막음 물질 52의 밀봉 효과가 강화된다. 플라이 애쉬가 접착제로서 특히 바람직하며, 플라이 애쉬를 포함한 상기 혼합물은 상기 구멍 46 안으로 압력 하에 블로우될 때 경화되기 쉽다. 상기 접착제 및 고운 분말은 1 mm 미만의 메시 크기를 갖는 입자상 고체를 포함한다. 상기 막음 집합체(aggregate) 내의 상기 굵은 물질은 메시 크기가 약 6 mm 에 이르는 입자를 포함한다. 플라이 애쉬 외에도 제련 폐기물, 또는 시멘트성 물질을 함유하는 고운 분말과 같은 접착제들이 상기 막음 물질에 사용될 수 있다.

상기 구멍 46을 막는 다른 방법으로는, 상기 카트리지 10c를 상기 구멍에 삽입한 후에, 다량의 액체 또는 겔 70을 상기 구멍 46으로 삽입하여 상기 카트리지 10c의 외부 표면과 상기 구멍 40의 표면 사이 공간을 충전하고 상기 입자상 막음 물질 52와 상기 카트리지 10c 사이에 액체 또는 겔 층 72를 제공하는 것이다. 상기 겔 70이 상기 구멍 46의 밀봉을 보조하여 상기 카트리지 10c 안에 수용된 상기 에너제틱 물질의 기폭 시에 가스의 누출을 방지한다. 모든 다른 측면에 있어서, 도 13에 도시된 방법은 도 12에 도시된 방법과 동일하다.

그 자체로 또는 상기 액체/겔 70과 함께 상기 막음 물질 52를 사용하면 실질적으로 가스 누출을 제한하는 매우 완전한 밀봉이 제공된다. 이 실시예에서, 상기 막음 막대 56 및 아크로 지주 66을 사용한 상기 막음 물질의 기계적 유지는 상기 막음 물질 52가 상기 구멍의 칼라 50 쪽으로 배치되는 것을 방지하여 가스가 작용하는 상기 구멍 46의 용적을 상대적으로 일정하게 유지시킨다.

도 14 및 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 외피 10 및 대응하는 카트리지 100c를 도시하고 있다. 상기 카트리지 100c는 비록 길이가 짧은 본체 12, 및 두 개의 2차 카트리지 102a와 102b (이하 일반적으로 "이차 카트리지 102"로 언급함)를 가지고 있으나, 사실상 도 1에 도시한 것과 실질적으로 일치하는 외피 10을 포함하는 적재 가능한 카트리지이다. 상기 카트리지 100c의 다른 실시예는 단일 이차 카트리지 102 또는 두 개 이상의 이차 카트리지 102를 포함할 수 있다. 상기 외피 10은 에너제틱 물질을 수용하는 경우 1차2차리지 10c를 구성한다.

각 2차 카트리지 102는 다량의 에너제틱 물질 (미도시)을 수용하며, 상기 주본체 12의 상기 제1 단부 16 및 서로 함께 단부 대 단부로 연결 가능하도록 형성된다. 이 경우, 상기 카트리지 100c에 의해서 수용된 에너제틱 물질의 총량은 하나이상의 2차 카트리지 102를 상기 주본체 12에 연결함으로써 변할 수 있다. 이는 에너제틱 물질의 운송 및 저장에 있어서 실질적인 세분화를 갖는다. 예를 들면, 에너제틱 물질을 10 gm 만 수용하는 상기 본체 12 및 상기 2차 카트리지 102를 형성함으로써, 본체 12 한 개와 2차 카트리지 102 네 개를 함께 연결하여 50 gm 카트리지를 구성할 수 있다. 그러나, 개개의 본체 12 및 카트리지 102는 상기 상품의 운송에 관한 UN 안전 분류하의 50 gm 카트리지 한 개 보다 덜 엄격한 요건 하에 "10 gm 카트리지"로 분리하여 운송될 수 있다.

각 2차 카트리지 102는 일단에 제1 계합수단 104 및 제2 대향단에 상보적인 제2 계합수단 106을 갖는다. 이것은 어떤 2차 카트리지의 상기 제1 계합수단 (예를 들면, 2차 카트리지 102b의 계합수단 104)이 인접하는 제2 카트리지의 상기 제2 계합수단 (예를 들면, 부스터 카트리지 102a의 제2 계합수단 106)과 계합할 수 있게 한다.

각 2차 카트리지 102는 외부 외피 108을 가지며, 상기 외부 외피 108은 상기 제1 계합수단 104를 구비한 실질적으로 원통형인 본체 110을 포함하며, 상기 제1 계합수단 104는 상기 카트리지 102의 제1 단부에서 축방향 연장부 112의 형태로 구성된다. 상기 연장부 112는 상기 원통형 본체 110의 외경 보다 작은 외경을 갖는 형태로 구성된다. 상기 제2 계합수단 106은 상기 원통형 본체 110의 대향 단부에 형성된 요부 114의 형태로 구성된다.

상기 축방향 연장부 112의 외부 표면은 축방향으로 일정 간격을 유지하고 있는 두 개의 돌출부 116에 의해서 둘러싸여진다. 도 15에 분명하게 나타나 있듯이, 상기 돌출부 116은 톱 이(tooth)같은 형상을 갖는다.

각 요부 114의 내부 표면은 마찬가지로 축방향으로 간격을 두고 떨어져 있는 두 개의 리지(ridge) 또는 리브(rib) 118에 의해서 둘러싸여진다.

도 15로부터 알 수 있듯이, 상기 요부 114의 내경은 그들 사이에 환상 시트(annular seat) 120을 형성하는 상기 외피 108의 원통형 본체 부분 110의 내경 보다 크다. 상기 요부 114는 상기 환상 시트 120에 대하여 위치하는 상기 외피 108의 단부에 클로우져 디스크 122를 삽입함으로써 형성된다. 다른 리지 또는 리브 124는 상기 디스크 122의 주변 두께와 거의 같은 거리만큼 상기 환상 시트 120으로부터 떨어진 위치에서 상기 요부 114의 내부 표면 주위에 형성된다. 또한, 상기 리지 124 및 디스크 122는 치수 적으로 관련되어 있으므로 상기 리지 124는 상기 디스크 122 후방에 위치하며 상기 시트 120에 대하여 상기 디스크 124를 효과적으로 유지한다. 상기 디스크 122는 플라스틱, 종이 또는 판지와 같은 가연성 재료로 만들어진다.

상기 카트리지 100c를 결합하는 경우, 상기 외피 108은 축방향 연장부 112와 함께 하향 수직 배치되어 수용되며, 요부 114를 통해서 상기 환상 시트 120에 이르는 최대 레벨까지 에너제틱 물질이 채워진다. 그리고 나서, 상기 환상 시트(seat) 120에 대하여 유지되는 리지 118 및 124 지난 곳에 상기 밀폐 디스크 122를 삽입한다.

2차 카트리지 102 두 개를 함께 연결하기 위해서, 일 카트리지의 상기 축방향 연장부 112를 인접하는 카트리지의 상기 요부 124 안으로 밀어 넣는다. 상기 과정 중, 상기 연장부의 전단부가 상기 디스크 120에 기댈 때까지 상기 돌출부 112는 상기 리지 118을 지나서 클릭(click)한다. 이런 위치에서, 상기 리지 118은 개개의 돌출부 116 후방에서 스냅 끼워맞춤(snap fit)으로 효과적으로 설치된다. 상기 카트리지 100c의 단부의 대부분의 2차 카트리지 102b는 도 1 및 도 10에 도시된 것과 동일한 단부 캡 28로 밀폐된다.

세로 홈(groove) 126은 카트리지 100c/외피 10의 외부 표면을 따라서 형성되며, 외피 10 및 카트리지 102a와 카트리지 102b의 외피 108 각각에 분리된 길이를 갖는다. 상기 홈 126은 상기 단부 캡 28로 삽입되는 전기 성냥 32를 구비한 도선 34를 수용한다. 상기 단부 캡 28의 삽입 전에, 카트리지 102b의 상기 디스크 122를 관통하는 구멍이 뚫리고, 상기 구멍을 통해서 상기 성냥 32를 삽입할 수 있다.

상기 외피 10 및 외피 108 양 상에 위치한 홈 126의 분리된 길이를 일렬로 맞추기 위해서, 각 연장부 112의 외부 표면 및 각 요부 114의 내부 표면은 플랫(flat)을 갖는다. 상기 플랫은 상기 축방향 연장부 112 상에 아이템 128로 도시되어 있다. 대응 플랫 (미도시)은 각 요부 114의 내부 표면에 제공된다.

상기 클로우져 디스크 122가 상기 요부 114로 삽입되게 하기 위하여, 상기 디스크 122에 플랫 130이 구비된다.

상기 부스터 카트리지 102a와 상기 1차 카트리지 10c의 결합을 용이하게 하기 위하여, 외피 10은 도 1에 도시된 것과 비교하여 볼 때 2차 카트리지 102a의 상기 연장부 112를 수용하는 요부 114를 일체화함으로써 변형된다. 상기 1차 카트리지 10c의 상기 요부 114는 상기 2차 카트리지 102와 관련하여 언급되고 도시된 것과 동일한 형태 및 형상으로 구성되며, 디스크 122에 의해서 밀폐된다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명은 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 분명해졌으며, 많은 변경 및 변화가 본 발명의 기본 개념을 벗어남이 없이 가능 할 것이다. 예를 들면, 도 12 및 도 13에 도시된 방법에서, 아크로 지주 66을 사용하여 상기 구멍 56 안에 상기 막음 물질 52를 기계적으로 유지하는 대신에, 다 른 기계 장치, 예를 들면 무게 또는 중량체와 같은 것이 사용될 수 있으며, 또는 상기 칼라 50 위에 굴착기의 버킷(bucket)을 위치시킬 수 있다. 다른 변형으로는, 상기 외피 10의 제2 단부 18은 슬리브 또는 관 76의 일단을 설치하기 위해서 도 14에 도시된 바와 같은 원주 래벗(rebate) 74를 구비하여 형성될 수 있다. 상기 관 76은 상기 막음 물질 52로 채워진다. 이상적으로는, 관 76은 종이, 얇은 플라스틱, 고무 또는 판지와 같은 것으로 얇게 둘러싸여져 쉽게 부서지는 재료 및/또는 유연한 재료로 만들어진다. 또한, 상기 외피 10도 상기 재료로 만들어질 수 있다. 결국, 상기 아크로 지주 66 또는 다른 기계적 유지 장치에 의해서 축방향 압축력이 가해질 때, 상기 관 76 및/또는 외피 10은 용이하게 팽창 가능하므로 구멍 46의 상기 벽을 압박하여 상기 구멍 안의 어떠한 자유 용적도 제거하게 된다. 막음 막대 56의 단부 58은 상기 관 76의 대향 단부로 압입될 수 있어서 상기 카트리지 10c, 막음 물질 52 및 막음 막대의 삽입 단계가 허용된다.

또한, 상기 막음 막대의 단부 58은 상기 구멍 46의 측벽에 대해 상기 막음 물질 52의 방사상 확산(spreading) 및 압밀(compaction)을 보조하기 위하여 도 12 및 도 13에 팬텀(phantom)으로 나타낸 것과 같은 포인트, 테이퍼 또는 웨지 같은 부재 18을 구비하여 형성될 수 있으며, 이로 인해 밀봉 효과가 증가하게 된다.

도 14-도 16에 나타낸 실시예에서, 상기 1차 카트리지 10c 및 2차 카트리지 102 간의 스냅형 끼워맞춤 대신에, 다른 형태의 결합이 사용될 수 있다. 예를 들면, 가장 간단한 형태로는, 상기 축방향 연장부 112 및 요부 114를 상대적 형상으로 구성하여 억지 끼워맞춤(interference fit)을 제공할 수 있다. 다른 형태로는, 상보적인 나사산(screw thread)을 상기 연장부 112의 외부 표면 및 상기 요부 114의 내부 표면에 형성할 수 있다. 또 다른 형태로는, 베이어닛(bayonet)형 결합이 제공될 수 있다.

추가적으로, 상기 클로우져 디스크 122를 취약성 및/또는 가연성 웨브로 대신할 수 있다. 추가적으로, 상기 클로우져 디스크 122 또는 웨브를 상기 축방향 연장부 112에서 떨어져 있는 외피 108의 단부에 위치시킬 수 있다. 그리고 나서, 인접 카트리지 102와 계합하도록, 상기 카트리지 102에 공기 공간을 제공하는 그들의 용적 보다 작은 다량의 에너제틱 물질을 채워 상기 삽입된 축방향 연장부 112를 수용한다.

또한, 도 14에는, 상기 단부 캡 28로 삽입되는 도선 34의 단부에 하나의 전기 성냥 32가 나타나 있다. 그러나, 여러 개의 전기 성냥 또는 다른 기폭제들을 일체화할 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 추가적인 전기 성냥은 가지(branch) 도선들을 통해서 도선 34와 결합될 수 있으며, 상기 밀폐 디스크 122 및 인접한 결합된 1차 외피 및 2차 외피의 축방향 연장부 112 사이, 또는 인접한 결합된 2차 외피들 사이에 끼워 넣어질 수 있다.

모든 상기 변형 및 변화는 본 발명의 상기 설명과 특허청구범위에 의해 결정되는 본 발명의 범위 내에서 행하여진 것이다.

본 발명은 견고한 물질의 파쇄하기 위한 카트리지 외피 및 카트리지를 제공하며, 특히 본 발명에 따른 카트리지 외피 및 카트리지는 카트리지 내의 에너제틱 물질의 기폭 시 발생하는 가스의 밀봉 효과가 우수하여 파쇄 효율 및 유효성을 향상시킨다. 또한 본 발명은 폭파 구멍 안에 카트리지를 충전하는 방법을 제공한다.

Claims (49)

1. 견고한 물질을 분쇄 또는 파쇄하기 위해 사용되는 카트리지(10c)로서, 본체(12), 제1 단부(16) 및 대향하는 제2 단부(18)를 구비하고, 상기 본체 내부의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 하나의 공간이 형성되어 있는 외피(10)와, 그리고 상기 공간 내부에 수용된 소정 양의 에너제틱(energetic) 물질을 포함하는 카트리지(10c)에 있어서,

   상기 제2 단부(18)는 상기 제1 단부(16)로부터 멀리 떨어지는 방향으로 웨지 형상의 부재(20)를 형성하도록 끝이 점점 좁아지는 테이퍼 형태로 구성됨을 특징으로 하는 카트리지.
2. 제1항에 있어서, 상기 에너제틱 물질은 추진제임을 특징으로 하는 카트리지.
3. 제1항에 있어서, 상기 카트리지 외피(10c)는 상기 제2 단부(18)에 인접한 영역으로부터 제1 단부(16)를 향해 상기 본체(12)를 따라 연장되는 통로(38)와, 기폭제 도선(34)을 수납하기 위한 통로(35, 40)를 구비함을 특징으로 하는 카트리지.
4. 제3항에 있어서, 상기 본체(12)의 외부 면(36) 상에 통로(126)가 제공됨을 특징으로 하는 카트리지.
5. 제3항에 있어서, 기폭제 도선(34)이 통과하는 상기 제1 단부(16)에 개구부(aperture)가 형성됨을 특징으로 하는 카트리지.
6. 제5항에 있어서, 상기 본체(12)에는 상기 제1 단부에 개구부(opening)가 제공되고, 상기 카트리지 외피(10)는 상기 개구부(opening)를 폐쇄하기 위한 폐쇄장치(28)를 더 구비하고, 상기 개구부(aperture)는 상기 폐쇄장치(28)에 제공됨을 특징으로 하는 카트리지.
7. 제3항에 있어서, 상기 통로(35)는 본체(12)의 내부 면(36) 상에 제공됨을 특징으로 하는 카트리지.
8. 제7항에 있어서, 상기 기폭제 도선(34)이 통과하는 제2 단부(18)에 또는 그 근처에 하나의 개구부(30)를 더 구비함을 특징으로 하는 카트리지.
9. 제1항에 있어서, 상기 본체(12)는 상기 제1 단부(16) 근방에 취약선 또는 취약 영역을 구비함을 특징으로 하는 카트리지.
10. 제9항에 있어서, 상기 본체(12)에는 상기 제1 단부에 하나의 개구부(26)가 제공되고, 상기 카트리지 외피(10)는 상기 개구부(26)를 폐쇄하기 위한 폐쇄장치(28)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 카트리지.
11. 제10항에 있어서, 상기 본체(12)와 폐쇄장치(28) 사이의 인터페이스 부분이 상기한 취약선 또는 취약 영역을 형성함을 특징으로 하는 카트리지.
12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 웨지 형상의 부재(20)는 상기 제1 단부(16)의 방향에서 제2 단부(18) 쪽으로 서로 수렴하는 두 개 또는 그 이상의 면들을 구비함을 특징으로 하는 카트리지.
13. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(12)는 플라스틱 재료로 형성됨을 특징으로 하는 카트리지.
14. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(12) 및 제2 단부(18)는 일체형으로 형성됨을 특징으로 하는 카트리지.
15. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(12) 및 상기 제2 단부(18)는 분리형으로 형성됨을 특징으로 하는 카트리지.
16. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(12)로부터 연장되는 상기 웨지 형상의 부재(20)를 에워싸는 하나의 통(76)을 더 구비함을 특징으로 하는 카트리지.
17. 견고한 물질의 자유 표면에 인접한 컬러 부분(50)과 그의 반대쪽 단부에 선단(48)을 갖는 하나의 폭파 구멍(46)을 제공하는 단계와,

    제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 기재된 바와 같이 정의되는 상기 카트리지(10c)를 제공하는 단계와,

    상기 카트리지(10c)를 상기 폭파 구멍(46)에 삽입하는 단계와,

    입자로 이루어진 막음 물질(52)을 상기 폭파 구멍(46)에 적층하는 단계와, 그리고

    에너제틱(energetic) 물질(14)을 폭발시키는 단계를 포함하여 이루어지는 견고한 물질을 파쇄하는 방법에 있어서,

    상기 카트리지(10c)의 제2 단부(18)가 상기 폭파 구멍(46)의 컬러 부분(50)과 대면하도록 상기 카트리지(10c)가 폭파 구멍(46)에 삽입됨을 특징으로 하는 파쇄 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 입자로 이루어진 막음 물질(52)을 폭파 구멍(46)에서 기계적으로 유지하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 파쇄 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기한 기계적으로 유지하는 단계는 막음 막대(56)를 상기 폭파 구멍(46)에 삽입하는 단계를 포함하고, 상기 막음 막대(56)의 일단(58)은 상기한 입자로 이루어진 막음 물질(52)에 대항하여 지탱하고 상기 막음 막대(56)의 타단(68)은 상기 견고한 물질의 자유 표면으로부터 연장되도록 구성하되, 상기 막음 막대(56)의 타단(68)을 기계적으로 지지하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 파쇄 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 막음 막대(56)의 타단(68)으로부터 먼 방향으로 배열된 포인트 또는 웨지 형상의 부재(78)로써 상기 막음 막대(56)의 일단(58a)을 형성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 파쇄 방법.
21. 제19항에 있어서, 상기 파쇄 방법은 상기 폭파 구멍(46)이 형성되는 하나의 벽(54)과 그에 마주하는 반대편 벽(69)을 갖는 지하 광산에서 사용되는 것으로서, 상기한 막음 물질을 폭파 구멍에서 기계적으로 유지하는 상기 단계는 그 일단(64)이 폭파 구멍(46) 위의 상기 벽(54) 상에서 지탱되는 반면에, 그의 타단(68)은 상기 반대편 벽(69)에 대해 지탱하도록 구성된 잭(66)을 작동시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 파쇄 방법.
22. 제17항에 있어서, 상기 카트리지(10c)의 외부 표면과 상기 폭파 구멍(46) 사이의 공간을 채워서 상기 카트리지(10c)의 제2 단부(18)와 상기 입자로 이루어진 막음 물질(52) 사이에 액체 또는 겔 상태의 층을 제공하도록 상기 카트리지(10c)의 삽입 후에 일정 용량의 액체 또는 겔 물질을 상기 폭파 구멍(46)으로 주입하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 파쇄 방법.
23. 제17항에 있어서, 상기한 적층하는 단계는 상기 입자로 이루어진 막음 물질(52)을 폭파 구멍(46)으로 주입하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 파쇄 방법.
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