KR100743453B1 - Excavation method of vertical hole - Google Patents
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Abstract
Description
도1a, 도1b, 도1c는 종래 수직 갱 굴착방법의 단계별 작업공정을 순서대로 나타낸 것임Figure 1a, Figure 1b, Figure 1c is a step-by-step operation of the conventional vertical gang excavation method in order
도2a, 도2b, 도2c, 도2d는 본 발명 수직 갱 굴착방법의 단계별 작업공정을 순서대로 나타낸 것임Figure 2a, Figure 2b, Figure 2c, Figure 2d is a step-by-step operation of the vertical gang excavation method of the present invention in order
도3a, 도3b는 본 발명 실시예의 수직갱 굴착방법에 따른 것으로, 상향식 굴착장비로서 중심 도갱을 천공하는 상태를 나타낸 것임Figure 3a, Figure 3b according to the vertical rig excavation method of the embodiment of the present invention, showing a state of drilling the center gang as a bottom-up excavation equipment
도4는 본 발명 일실시예의 수직갱 굴착방법에 따른 것으로, 하향식 굴착장비로서 중심 도갱을 천공하는 상태를 나타낸 것임Figure 4 is in accordance with the vertical gang excavation method of an embodiment of the present invention, showing a state of drilling the central gang as a top-down excavation equipment
도5는 본 발명 일실시예의 수직갱 굴착방법에 따른 것으로, 하향식 굴착장비로 굴착된 중심 도갱을 평면도로 나타낸 것임Figure 5 is in accordance with the vertical gang excavation method of an embodiment of the present invention, it is shown in a plan view the center pit excavated with a top down drilling equipment
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
10: 수직 갱 11: 중심 도갱10: vertical gang 11: center gang
20: 지하 갱 30: 굴착장비20: underground gang 30: drilling equipment
A: 확대발파영역의 암반 B: 버력A: Rock in the enlarged blasting area B: Buoyancy
C: 화약 D: 화약장입홀C: gunpowder D: gunpowder hole
본 발명은 지하 갱과 수직으로 연결되는 수직 갱을 굴착하기 위한 것으로, 특히 수직 갱의 굴착에 따른 작업공정을 개선시켜서 안정성과 시공성이 우수하면서도 경제성을 증진시킬 수 있도록 한 수직 갱 굴착방법에 관한 것이다.The present invention relates to excavation of vertical gangs vertically connected with underground gangs, and more particularly, to a vertical gang excavation method that improves the work process according to excavation of vertical gangs, thereby improving safety and constructability while increasing economic efficiency. .
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.In general, underground gangs excavated for underground facilities such as underground warehouses, underground oil tanks, underground nuclear waste tanks, underground tunnels, subways, etc. are connected to excavated vertical gangs for the purpose of access, logistics, and ventilation. Underground gangs are excavated for underground facilities, and vertical gangs have been drilled for watering purposes.
지하시설물 구축 공사현장에서 시행되고 있는 종래의 수직 갱 굴착방법은 도1a 내지 도1c에 도시되는 바와 같이, 해당 위치의 지면으로부터 지하 갱(2)에 이르기까지 단일 자유면하에서 화약(4)으로 한 단계씩 발파영역(3)을 발파하고 발파시 발생된 버력(5)은 반출장비(6)로서 지상으로 운반하여 반출 처리하는 일련의 발파 굴착작업을 반복적으로 수행하여 지하 갱(2)과 수직으로 연결되는 수직 갱(1)을 굴착할 수 있도록 하였다.Conventional vertical gang excavation method that is being carried out at the underground construction site construction site is shown in Figure 1a to 1c As shown, blasting the blasting area (3) step by step with the gunpowder (4) under a single free surface from the ground of the location to the underground gang (2) and the blast force (5) generated during the blasting is carried out by the carrying out equipment ( 6) was repeatedly carried out a series of blasting excavation work to be carried out to the ground to excavate the vertical gang (1) connected to the underground gang (2) vertically.
이와 같이 종래의 수직 갱 굴착방법은 한 단계씩 발파작업과 버력 운반작업을 반복하면서 하향 굴착하여서 목적하는 수직 갱(1)을 얻을 수 있게 하여 주는 것 이 사실이다.As described above, it is true that the conventional vertical gang excavation method makes it possible to obtain the desired
그러나, 종래의 수직 갱 굴착방법은 단일 자유면하에서 발파영역(3)을 발파하고 발파시 발생된 버력(5)은 반출장비(6)로 지상으로 운반하여 반출 처리하는 방식으로 수직 갱(1)을 굴착하게 되므로 다음과 같은 문제점을 수반하게 되었다.However, the conventional vertical gang excavation method blasts the
첫째, 단일 자유면하에서 한 단계씩 발파영역(3)을 발파할 때마다 파생되는 진동이 주변 지반에 그대로 전가되어 암반 절리면에 이완영역이 증가되는 현상이 발생되므로, 굴착이 완료된 수직 갱(1)의 안정성이 취약한 동시에, 그 수직 갱(1) 내에 지층수의 유입 가능성을 높여서 시공품질이 크게 저하되는 문제점이 있었다.First, since every time the
둘째, 단일 자유면하에서 한 단계씩 발파영역(3)을 발파할 때마다 원하는 발파효과를 얻기 위해서 많은 량의 화약(4)을 사용하게 되므로, 전체적인 화약(4) 소요량이 증가되어서 경제적 부담이 가중되는 문제점이 있었다.Second, each time blasting the blasting area (3) in a single free surface, a large amount of gunpowder (4) is used to achieve the desired blasting effect, the overall gunpowder (4) requirements are increased, thereby increasing the economic burden There was a problem.
셋째, 굴착 중인 수직 갱(1) 내에서 작업자가 발파영역(3)을 발파하여 발생된 버력(5)을 인력으로 반출장비(6)에 담아서 지상으로 운반하는 과정에서, 작업시간 및 작업대기시간이 과도하게 소요되어서 전체적인 공사기간이 연장될 뿐만 아니라, 버력(5)을 반출장비(6)에 담아 지상으로 운반할 때에 굴착 중인 수직 갱(1) 내에서 대기하게 되는 작업자가 낙하되는 버력(5)에 의하여 부상을 당하거나 심한 경우에는 사망하게 되는 등의 안전사고가 빈번히 발생되는 문제점이 있었다.Third, in the process of transporting the buoyancy (5) generated by the blasting area (3) in the vertical gang (1) being excavated in the transport equipment (6) by manpower to the ground, working time and waiting time This excessively takes not only the overall construction period is extended, but also when the worker is waiting in the vertical gang (1) in excavation when transporting the force (5) in the transport equipment (6) to the ground (5) ), There was a problem that frequently caused accidents such as injuries or death in severe cases.
본 발명의 목적은 굴착장비로 중심 도갱을 천공한 후 확대발파작업을 수행하 여서 시공품질이 우수하고 경제적으로 시공할 수 있게 하여 주는 수직 갱 굴착방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a vertical gang excavation method that allows the construction quality is excellent and economical construction by carrying out the expansion blasting work after drilling the center pit with excavation equipment.
본 발명의 다른 목적은 확대발파시 발생된 버력이 중심 도갱으로 낙하되게 하여서 시공능률을 향상시켜 주면서도 안전하게 시공할 수 있게 하여 주는 수직 갱 굴착방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a vertical gang excavation method that allows the buoyancy generated during the expansion and blast to fall to the center pit to improve the construction efficiency and safely construction.
본 발명도 지하에 굴착되는 지하 갱과 연결되도록 수직 갱을 굴착하는 점에 있어서는 종래의 것과 기술개념을 같이 한다.The present invention also shares the same technical concept as the conventional one in terms of excavating a vertical gang so as to be connected to an underground pit excavated underground.
단, 본 발명의 수직 갱 굴착방법은 도2a 내지 도2d에 도시되는 바와 같이, 상기 중심 도갱을 천공하고자 하는 해당 위치의 지면에 연결형의 회전로드(31)와 그 끝단에 교환 장착되는 소구경 및 대구경 헤드(32)(33)를 가지는 상향식 굴착장비(30)를 안치시킨 후, 상기 상향식 굴착장비(30)의 회전로드(31)에 소구경 헤드(32)를 장착하여 지면으로부터 하강 굴진시켜서 지하 갱(20)과 연통되도록 유도공(11a)을 천공한 후, 상기 상향식 굴착장비(30)의 회전로드(31)에 대구경 헤드(33)를 장착하여 유도공(11a)을 따라 지면까지 상승 굴진시켜서 그 유도공이 확경되도록 유도공을 확대 천공함으로써 중심 도갱(11)을 형성하는 단계와;
지면으로부터 지하 갱(20)에 이르기까지 관통된 중심 도갱(11)에 의하여 확보된 2자유면하에서 확대발파영역의 암반(A)을 천공하여 화약(C)을 장전 발파함으로써 중심 도갱(11)을 확갱시키는 단계;
확대발파영역의 암반(A)의 확갱시 발생된 버력(B)이 중심 도갱(11)을 통하여 낙하되게 하여 지하 갱(20)에서 반출 처리하는 단계;로 이루어져서, 상기의 단계를 순차적으로 반복하여 지하 갱(20)의 상부면까지 확대발파영역의 암반(A)을 굴착하는 것을 기술구성상의 특징으로 한다.However, the vertical gang excavation method of the present invention, as shown in Figures 2a to 2d, the small diameter that is exchanged and mounted on the
Under the two free planes secured by the
The step (b) generated during the expansion of the rock (A) of the enlarged blasting area to fall through the
이하, 첨부도면에 도시되는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명의 기술내용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the technical details of the present invention through the specific embodiments shown in the accompanying drawings in detail.
도2a는 중심 도갱을 천공하는 작업공정을 나타낸 것이다.Figure 2a shows a working process for drilling a central rob.
상기 중심 도갱(11)은 해당 위치의 지면에 굴착 예정인 수직 갱(10)의 중심부에 맞추어 지하에 굴착되는 지하 갱(20)과 수직으로 연통되도록 천공하여서 된다.The
본 발명의 실시예에서는 도3a 및 도3b에서와 같이, 해당 위치의 지면에 연결형의 회전로드(31)와 그 끝단에 교환 장착되는 소구경 및 대구경 헤드(32)(33)를 가지는 상향식 굴착장비(30)를 안치시키고, 상기 상향식 굴착장비(30)의 회전로드(31)에 소구경 헤드(32)를 장착하여 지면으로부터 하강 굴진시켜서 지하 갱(20)과 연통되도록 유도공(11a)을 천공한 후, 상기 상향식 굴착장비(30)의 회전로드(31)에 대구경 헤드(33)를 장착하여 유도공(11a)을 따라 그 유도공이 확경되도록 상승 굴진시켜서 중심 도갱(11)을 상향 굴착방식으로 정밀히 천공할 수 있게 한 것으로 예시되어 있다.In the embodiment of the present invention, as shown in Figures 3a and 3b, up-drilling equipment having a small diameter and
이와 같이 천공된 중심 도갱(11)은 굴착부위에 2자유면을 확보하여 주어서 확대발파작업의 효율을 증대시키는 기능을 발휘하고, 발파시 발생된 버력(B)이 수직 갱(10) 측으로 낙하되게 하는 이송통로의 기능 및, 이후의 발파작업시 수직 갱(10) 내의 공기순환을 위한 환기통로의 기능을 발휘하게 된다.The
도2b 내지 도2d는 중심 도갱이 천공된 이후에 수행되는 수직 갱의 굴착 작업공정을 나타낸 것이다.Figures 2b-2d show the excavation work of the vertical gang which is carried out after the central pit is drilled.
본 발명의 실시예에서는 지면에서부터 중심 도갱(11)으로 확보된 2자유면하에서 미리 설치하여 준비된 화약(C)으로 확대발파영역의 암반(A)을 소요 단면형상으로 발파하고, 이때 발생된 버력(B)은 중심 도갱(11)을 통하여 낙하되게 하여 지하 갱(20) 측에서 반출하여 처리하는 작업을 반복하면서 지하 갱(20)과 연결되도록 하향 굴착하여서, 지하시설물 용도로 지하에 굴착되는 지하 갱(20)과 수직으로 연결되는 수직 갱(10)을 얻을 수 있게 한 것으로 예시되어 있다.In the embodiment of the present invention, the rock (A) of the enlarged blasting area is exploded into the required cross-sectional shape with the gunpowder (C) prepared in advance under the two free planes secured from the ground to the
이러한 수직 갱(10)의 굴착 작업공정은 선 굴착하여 천공된 중심 도갱(11)을 이용하여 2자유면하에서 화약(C)으로 확대발파영역의 암반(A)을 발파하고, 발파시 발생된 버력(B)은 중심 도갱(11)으로 낙하되게 하므로, 발파시 주변 지반에 전가되는 진동을 최소화하여 암반 절리면에 이완영역의 발생을 억제하게 되고, 적은 량의 화약(C)으로 충분한 발파효과를 기대할 수 있게 되며, 발파시 발생된 버력(B)을 신속하고 안전하게 처리할 수 있게 된다.Excavation work process of the
그리고, 상기 수직 갱(10)의 굴착시 사용되는 화약(C)은 해당 확대발파영역에 설계된 발파패턴으로 천공된 다수의 화약장입홀(D) 내에 장입하여 준비한다.Then, the gunpowder (C) used in the excavation of the
또, 굴착중인 수직 갱(10) 내에서 발파작업 준비를 할 때에 도2b에서와 같이, 격자형의 상부 및 하부 프레임(41)(42)을 가지며, 하부 프레임(42)의 상부 중앙에는 상하로 트여진 작업용 개구부(44)가 주변에 위치하도록 상기 중심 도갱(11)의 직경보다 넓은 평면적으로 작업발판(43)을 설치하여서 된 승강작업대(40)를 운용함이 바람직하다.Moreover, when preparing for blasting work in the
이 승강작업대(40)는 지상에서 작업자가 작업발판(43) 위에 올라타고 작업위치로 하강하여 해당 확대발파영역의 암반(A)의 상부에 안착된 상태에서, 작업자가 작업발판(43) 위에서 작업용 개구부(44)를 통하여 해당 확대발파영역의 암반(A)에 화약장입홀(D)들을 천공하고, 그 화약장입홀(D)들 내에 화약(C)을 장입하는 등의 발파작업 준비를 안전하게 수행할 수 있게 하여 준다.The
상기 승강작업대(40)는 지상에 별도로 설치된 승강장치(50)의 윈치(51)에 권회되는 와이어(52)를 연결시켜서 굴착 중인 수직 갱(10) 내에서 승강될 수 있도록 한다.The
한편, 도4 및 도5는 본 발명의 일실시예를 나타낸 것으로, 해당 위치의 지면에 굴착추진체(34)를 구비한 하향식 굴착장비(30)를 안치시켜서, 상기 하향식 굴착장비(30)의 굴착추진체(34)를 지면으로부터 하강 굴진시키면서 지하 갱(20)과 연통되는 1개이상의 구멍(11b)들을 뚫어서 중심 도갱(11)을 하향 굴착방식으로 신속히 천공할 수 있게 한 것으로 예시되어 있다.On the other hand, Figure 4 and Figure 5 shows an embodiment of the present invention, by laying down the top-down
이와 같이 구성되고 실시되는 본 발명의 수직 갱 굴착방법은, 첫째, 선 굴착하여 천공된 중심 도갱(11)에 의하여 2자유면을 확보한 상태에서 확대발파하게 되기 때문에, 발파시 주변 지반 전가되는 진동을 최소화하여 암반 절리면에 이완영역이 발생됨을 억제하여 주게 되므로, 굴착된 수직 갱(10)의 안정성을 증대시켜 주는 동시에, 이후 암반 절리면을 보강하기 위한 보강재의 투입량을 크게 감축시킬 수 있으며, 수직 갱(10) 내에 지층수의 유입 가능성을 낮출 수 있게 하여 주는 등의 장점이 있다.The vertical gang excavation method of the present invention constructed and implemented as described above is, first, because the blasting is expanded in a state in which two free surfaces are secured by the
둘째, 선 굴착하여 천공된 중심 도갱(11)을 기준으로 2자유면하에서 화약(C)으로 한 단계씩 확대발파영역의 암반(A)을 발파할 때에, 적은 량의 화약(C)을 사용하더라도 충분한 발파효과를 기대할 수 있게 되므로, 전체적인 화약(C) 소모량을 대폭적으로 감축시켜서 시공비를 절약할 수 있는 장점이 있다.Second, even when a small amount of gunpowder (C) is used to blast the rock (A) of the enlarged blasting area step by step with gunpowder (C) on the basis of the center pit (11) drilled by line digging. Since sufficient blasting effect can be expected, there is an advantage that can significantly reduce the overall expenditure (C) consumption to save construction costs.
셋째, 한 단계씩 확대발파영역의 암반(A)을 발파할 때마다 발생된 버력(B)이 중심 도갱(11)을 통하여 낙하되게 하여 지하 갱(20)에서 반출 처리하게 되기 때문에, 작업자가 버력(B)을 신속하고 안전하게 반출할 수 있게 되므로, 전체적인 공사기간을 단축시킬 수 있게 하여 줄 뿐만 아니라, 작업자가 버력(B)에 의하여 부상을 당하는 안전사고를 미연에 방지하여 주는 장점이 있다.Third, since the crushing force B generated every time the blasting rock A in the enlarged blasting area is dropped through the
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명은 굴착장비로 중심 도갱을 선 굴착하여 천공한 후, 2자유면하에서 화약으로 한 단계씩 확대발파영역의 암반을 발파하고 버력은 중심 도갱으로 낙하되게 하여 지하 갱에서 반출 처리하는 작업을 반복하면서 수직 갱을 굴착하게 되므로, 굴착된 수직 갱의 안정성을 증대시키고 수직 갱 내에 지층수의 유입 가능성을 낮출 수 있으며, 전체적인 화약 소모량을 대폭적으로 감축시켜서 시공비를 절약할 수 있는 동시에 공사기간을 단축시킬 수 있으며, 작업자가 낙하되는 버력에 의하여 부상을 당하는 안전사고를 미연에 방지하게 되는 등의 유용한 효과를 가지는 발명인 것이다.As described above, in the present invention, after drilling and drilling the center pit with the excavation equipment, the blasting the rock of the enlarged blasting area step by step with gunpowder under two free planes and the force to fall to the center pit underground underground gang Since the vertical gangs are excavated by repeating the carrying out process, the stability of the excavated vertical gangs can be increased, the possibility of getting the groundwater into the vertical gangs can be reduced, and the construction cost can be reduced by drastically reducing the overall powder consumption. At the same time it can shorten the construction period, it is an invention having a useful effect, such as to prevent in advance the safety accidents injured by the falling force of the worker.
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