KR100743452B1 - 버력 처리가 용이한 수직갱의 발파방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선 굴착 천공된 중심 도갱을 중심으로 해당 확대발파영역의 암반을 발파하여 수직 갱을 굴착할 때에, 다음 단계의 확대발파영역 상에 버력이 잔류하지 않고 중심 도갱을 통하여 전량 낙하될 수 있게 하여서, 수직 갱을 발파하는데 따른 시공성을 향상시켜 주면서도, 경제성 및 안전성을 제고하여 주는 버력 처리가 용이한 수직 갱의 발파방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 버력 처리가 용이한 수직 갱의 발파방법은 지면에 지하 갱과 연통되도록 천공된 중심 도갱을 중심으로 해당 확대발파영역의 암반에 그 하단이 외측에서 내측으로 하향 경사지는 형태로서 2열이상 배열되도록 화약장입홀들을 천공한 후, 천공된 개개의 화약장입홀들 내에 화약을 장입하여서 발파작업을 준비하고, 상기 화약장입홀들 내에 장입된 화약으로 해당 확대발파영역을 발파하여 다음 단계의 확대발파영역 상부에 중심 도갱을 향하여 하향 경사지는 경사절취면이 형성되게 하는 동시에, 해당 확대발파영역을 발파할 때에 발생된 버력이 다음 단계의 확대발파영역 상부의 경사절취면을 따라 슬라이딩되어서 중심 도갱을 통하여 낙하되게 한 것이다.

지하 갱, 수직 갱, 중심 도갱, 발파, 굴착, 버력, 경사절취면

Description

버력 처리가 용이한 수직갱의 발파방법{Blasting method of vertical hole}

도1a, 도1b, 도1c는 본 발명 수직갱의 발파방법의 단계별 작업공정을 순서대로 나타낸 것임

도2는 본 발명 수직갱의 발파방법에 따른 것으로, 승강작업대를 운용하여 확대발파작업 준비를 수행하는 상태를 예시한 것임

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1: 수직 갱 2: 지하 갱

3: 중심 도갱 4: 확대발파영역의 암반

4a: 경사절취면 5: 화약장입홀

A: 화약 B: 버력

본 발명은 지하 갱과 수직으로 연결되는 수직 갱의 굴착을 위한 발파방법에 관한 것으로, 특히 선 굴착하여 천공된 중심 도갱을 중심으로 확대발파할 때에, 굴착면에 잔류하는 버력이 발생됨을 방지하여 주도록 한 버력 처리가 용이한 수직 갱의 발파방법에 관한 것이다.

통상적으로 지하 물류저장고, 지하 유류저장고, 지하 핵폐기물저장고, 지하터널, 지하철 등의 지하시설물 용도로 굴착되는 지하 갱에는 출입, 물류이송, 환기를 목적으로 수직 갱을 연결 굴착하고, 양수식 발전소와 같은 지하시설물 용도로 굴착되는 지하 갱에는 통수를 목적으로 수직 갱을 연결 굴착하여 왔다.

본 발명자들은 상기한 지하시설물 구축 공사현장에 적용하고자 수직 갱 굴착방법을 발명하였으며, 이 수직 갱 굴착방법은 본 발명의 출원인과 동일인인 한국석유공사를 출원인으로 하여 동일자로 특허출원되어 있다.

동일자 출원되는 상기 수직 갱 굴착방법은, 굴착장비로 중심 도갱을 선 굴착하여 천공한 후, 2자유면하에서 화약으로 한 단계씩 확대발파영역을 발파하고 버력은 중심 도갱으로 낙하되게 하여 지하 갱에서 반출 처리하는 작업을 반복하여서 수직 갱을 굴착하는 것을 기술요지로 하고 있다.

이와 같은 수직 갱 굴착방법은, 첫째, 선 굴착하여 천공된 중심 도갱에 의하여 2자유면을 확보한 상태에서 확대발파하게 되기 때문에, 발파시 주변 지반에 전달되는 진동을 최소화하여 이완영역과 절리면이 발생됨을 억제하여 주게 되므로, 굴착된 수직 갱의 안정성이 증대되는 동시에, 수직 갱 내에 지층수의 유입 가능성을 낮출 수 있게 하여 주는 등의 장점이 있으며,

둘째, 선 굴착하여 천공된 중심 도갱을 기준으로 2자유면하에서 화약으로 한 단계씩 확대발파영역을 발파할 때에, 적은 량의 화약을 사용하더라도 충분한 발파 효과를 기대할 수 있게 되므로, 전체적인 화약 소모량을 대폭적으로 감축시켜서 시공비를 절약할 수 있게 하여 주는 장점이 있으며,

셋째, 한 단계씩 확대발파영역을 발파할 때마다 발생된 버력이 중심 도갱을 통하여 낙하되게 하여 지하 갱에서 반출 처리하게 되기 때문에, 작업자가 버력을 신속하고 안전하게 반출할 수 있게 되므로, 전체적인 공사기간을 단축시킬 수 있게 하여 줄 뿐만 아니라, 작업자가 버력에 의하여 부상을 당하는 안전사고를 미연에 방지하여 주는 등의 장점을 가지게 되었다.

그런데, 이 수직갱 굴착방법에 따르면, 화약으로 해당 확대발파영역의 암반을 발파할 때에, 다음 단계의 확대발파영역 상부가 수평절취면으로 형성되기 때문에, 해당 확대발파영역의 암반을 발파할 때에 발생된 버력의 일부가 중심 도갱으로 낙하되지 못하고 다음 단계의 확대발파영역 상부의 수평절취면에 잔류하게 되는 현상이 발생되었다.

따라서, 수직갱의 굴착을 위한 발파작업을 준비하는 과정에서 확대발파영역 상부의 수평절취면에 잔류된 버력을 인력과 장비를 동원하여 제거하게 되므로, 경제적 부담과 안전사고의 위험이 증가되는 요인이 될 뿐만 아니라, 작업량과 작업시간이 불필요하게 증가되는 결과를 초래하게 되었다.

본 발명은 선 굴착 천공된 중심 도갱을 중심으로 해당 확대발파영역의 암반을 발파하여 수직 갱을 굴착할 때에, 다음 단계의 확대발파영역의 암반 굴착면 상에 버력이 잔류하지 않고 중심 도갱을 통하여 전량 낙하될 수 있게 하여서, 수직 갱을 발파하는데 따른 시공성을 향상시켜 주면서도, 경제성 및 안전성을 제고하여 주는 버력 처리가 용이한 수직 갱의 발파방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 버력 처리가 용이한 수직갱의 발파방법은 도1a 내지 도1c에 도시되는 바와 같이, 지면에서 지중 하측의 지하갱(2)에 관통하도록 선굴착된 중심 도갱(3)을 형성한 후, 이 중심도갱(3) 외측의 확대영역의 암반을 굴착하여 수직갱(1)을 굴착하는 방법에 있어서,
확대발파영역의 암반(4)에 수직의 화약장입홀(5)들이 2열이상 배열되면서, 화약장입홀(5)의 천공심도가 중심 도갱(3)을 중심으로 외측으로부터 내측으로 천공심도를 달리하여 그 하단부의 연장선이 하향경사지게 형성되도록 천공하는 화약장입홀의 천공 단계와;
천공된 개개의 화약장입홀(5)들내에 화약(A)을 장입하여 발파함으로써 확대발파영역의 암반(4)을 절취하여 그 절취면이 중심 도갱(3)을 향하여 경사절취면(4a)이 형성되도록 발파하는 단계와;
절취된 확대발파영역의 암반 버력(B)이 경사절취면(4a)을 따라 미끄러지면서 중심 도갱(3)을 통하여 하부의 지하 갱(2)으로 낙하되도록 하는 단계;로 이루어져서, 상기의 단계를 순차적으로 반복하여 지하 갱(2)의 상부면까지 확대발파영역의 암반(4)을 굴착하는 것을 기술구성상의 특징으로 한다.

이하, 첨부도면에 도시되는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명의 기술내용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1a는 해당 확대발파영역의 암반(4)에 화약장입홀(5)들을 천공하는 작업공정을 나타낸 것이다.

상기 화약장입홀(5)들은 지면을 선 굴착하여 지하 갱(2)과 연통되도록 천공된 중심 도갱(3)을 중심으로 해당 확대발파영역의 암반(4)에 설계된 발파패턴에 따라 2열이상 배열되도록 천공하여서 된다.

그리고, 상기 화약장입홀의 천공단계에서, 중심 도갱(3)에서 먼 쪽 열의 화약장입홀(5)들의 하단은 얕게 천공하고, 중심 도갱(3)에 가까운 쪽 열의 화약장입홀(5)들의 하단은 깊게 천공하여, 상기 화약장입홀(5)들의 하단부를 연장하는 선이 중심 도갱(3)을 향하여 25~45°의 기울기로 형성되도록 함이 중요하다.

그 이유는, 상기 화약장입홀(5)들 내에 장입된 화약(A)으로 해당 확대발파영역(4)을 발파할 때에, 다음 단계의 확대발파영역의 암반(4) 상부에 중심 도갱(3)을 향하여 25~45°의 기울기로 하향 경사지는 경사절취면(4a)이 형성되게 하여서, 해당 확대발파영역의 암반(4)을 발파할 때 발생된 버력(B)이 자연적으로 경사절취면(4a)을 따라 중심 도갱(3) 측으로 원활하게 슬라이딩될 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 발파후 형성되는 경사절취면(4a)이 25°미만의 각도인 경우에는 절취면의 경사각도가 암석간의 마찰각보다 작기 때문에 발생된 버력(B)이 미끄러지지 않게 되어 절취면에 잔류하게 되는 단점이 있으며, 경사절취면이 45°이상으로 형성되는 경우에는 급경사로 이루어지기 때문에 다음 단계의 발파를 위한 천공작업의 어려움이 발생하는 단점이 있다.

도1b는 천공된 화약장입홀(5)들 내에 화약(A)을 장입하는 작업공정을 나타낸 것이다.

상기 해당 확대발파영역의 암반(4)에 화약장입홀(5)들의 천공작업을 완료한 후에, 개개의 화약장입홀(5) 내에 화약(A)을 차례로 장입하여서 발파작업 준비를 완료한다.

여기에서, 상기 굴착 중인 수직 갱(1) 내에서 발파작업 준비를 할 때에 도2에서와 같이, 격자형의 상부 및 하부 프레임(6a)(6b)을 가지며, 하부 프레임(6b)의 상부 중앙에는 상하로 트여진 작업용 개구부(6c)가 주변에 위치하도록 상기 중심 도갱(3)의 직경보다 넓은 평면적을 가지는 작업발판(6d)을 설치하되, 하부 프레임(6b)의 하부 가장자리에는 경사받침(6e)을 설치하여서 된 승강작업대(6)를 운용함이 바람직하다.

이 승강작업대(6)는 지상에서 작업자가 승강작업대(6)의 작업발판(6d) 위에 올라타고 작업위치로 하강하여 경사받침(6e)에 의하여 해당 확대발파영역(4)의 경사절취면(4a) 위에 안착된 상태에서, 작업자가 작업발판(6d) 위에서 작업용 개구부(6c)를 통하여 해당 확대발파영역의 암반(4)에 화약장입홀(5)들을 천공하고, 그 화약장입홀(5)들 내에 화약(A)을 장입하는 등의 발파작업 준비를 안전하게 수행할 수 있게 하여 준다.

상기 승강작업대(6)는 지상에 별도로 설치된 승강장치(7)의 윈치(7a)에 권회되는 와이어(7b)를 연결시켜서 굴착 중인 수직 갱(1) 내에서 승강될 수 있도록 한다.

도1c는 상기 화약장입홀(5)들 내에 장입된 화약(A)으로 해당 확대발파영역의 암반(4)을 발파하는 작업공정을 나타낸 것이다.

상기 화약장입홀(5)들 내에 장입된 화약(A)을 기폭시켜 해당 확대발파영역의 암반(4)을 발파하면, 다음 단계의 확대발파영역의 암반(4) 상부에 중심 도갱(3)을 향하여 하향 경사지는 경사절취면(4a)이 형성된다. 이와 동시에, 해당 확대발파영역의 암반(4)을 발파할 때에 발생된 버력(B)은 다음 단계의 확대발파영역의 암반(4) 상부에 형성되는 경사절취면(4a)을 따라 중심 도갱(3) 측으로 자연스럽게 슬라이딩되고, 중심 도갱(3) 측으로 슬라이딩된 버력은 낙하되어서 하측의 지하 갱(2)에 쌓이게 된다.

이때, 중심 도갱(3)을 통하여 낙하되어서 지하 갱(2)에 쌓인 버력(B)은 운반장비로 이송하여 반출하게 된다.

이와 같은 본 발명의 버력 처리가 용이한 수직 갱의 발파방법은, 지하 갱(2)과 연통되도록 선 굴착 천공된 중심 도갱(3)을 중심으로 해당 확대발파영역의 암반(4)을 발파하여 수직 갱(1)을 굴착할 때에, 상기 해당 확대발파영역의 암반(4)을 천공할 시, 확대발파영역의 외측에서 내측으로 각각 천공심도를 달리하여 그 하단부의 연장선이 점진적으로 하향 경사지는 형태로 배열 천공된 화약장입홀(5)들 내에 화약(A)을 장입한 후 발파함으로써, 해당 확대발파영역의 암반(4)을 발파할 때에 발생된 버력(B)이 다음 단계의 확대발파영역의 암반(4)에 형성되는 경사절취면(4a)을 따라 중심 도갱(3) 측으로 자연스럽게 슬라이딩되어서 전량 낙하되게 하여 준다.

따라서, 본 발명은 인력과 장비를 동원하지 않고도 굴착 중인 수직 갱(1) 내에서 중심 도갱(3)을 통하여 버력(B)을 효율적으로 처리할 수 있게 됨으로써, 첫째, 버력을 처리하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있게 하여 주는 장점이 있으며, 둘째, 버력을 처리할 때에 염려되는 안전사고의 발생을 방지하여 주는 장점이 있으며, 셋째, 불필요한 작업량과 작업시간을 단축시켜 주는 등의 장점이 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명은 선 굴착 천공된 중심 도갱을 중심으로 해당 확대발파영역의 암반을 발파하여 수직 갱을 굴착할 때에, 다음 단계의 확대발파영역의 암반 굴착면 상에 버력이 잔류하지 않고 중심 도갱을 통하여 자연스럽게 전량 낙하될 수 있게 하여 줌으로써, 버력을 처리하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 버력을 처리할 때에 염려되는 안전사고의 발생을 방지하여 주며, 불필요한 작업량과 작업시간을 단축시켜 주는 등의 유용한 효과를 가지는 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 지면에서 지중 하측의 지하갱(2)에 관통하도록 선굴착된 중심 도갱(3)을 형성한 후, 이 중심도갱(3) 외측의 확대영역의 암반을 굴착하여 수직갱(1)을 굴착하는 방법에 있어서,

   확대발파영역의 암반(4)에 수직의 화약장입홀(5)들이 2열이상 배열되면서, 화약장입홀(5)의 천공심도가 중심 도갱(3)을 중심으로 외측으로부터 내측으로 천공심도를 달리하여 그 하단부의 연장선이 하향경사지게 형성되도록 천공하는 화약장입홀의 천공 단계와;

   천공된 개개의 화약장입홀(5)들내에 화약(A)을 장입하여 발파함으로써 확대발파영역의 암반(4)을 절취하여 그 절취면이 중심 도갱(3)을 향하여 경사절취면(4a)이 형성되도록 발파하는 단계와;

   절취된 확대발파영역의 암반 버력(B)이 경사절취면(4a)을 따라 미끄러지면서 중심 도갱(3)을 통하여 하부의 지하 갱(2)으로 낙하되도록 하는 단계;로 이루어져서, 상기의 단계를 순차적으로 반복하여 지하 갱(2)의 상부면까지 확대발파영역의 암반(4)을 굴착하는 것을 특징으로 하는 버력 처리가 용이한 수직갱의 발파방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 화약장입홀의 천공 단계에서, 중심 도갱(3)에서 먼 쪽 열의 화약장입홀(5)들의 하단은 얕게 천공하고, 중심 도갱(3)에 가까운 쪽 열의 화약장입홀(5)들의 하단은 깊게 천공하여, 상기 화약장입홀(5)들의 하단부를 연장하는 선이 중심 도갱(3)을 향하여 25~45°의 기울기로 형성되도록 함을 특징으로 하는 버력 처리가 용이한 수직갱의 발파방법.
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