상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 심발공부 영역과 외곽선공부 영역과 바닥공부 영역 및 상기 세 영역 사이에 위치한 확대공부 영역으로 구분하여 두고 상기 영역들을 발파하여 터널을 형성하는 방법에 있어서, 상기 바닥공부 영역의 중앙부로부터 수직으로 터널의 천정부까지의 높이중
지점에 일정 내경의 무장약공을 형성하고, 상기 무장약공을 중심으로 하여 그 외곽을 둘러싸도록 다 수의 발파공을 상기 무장약공에 근접되게 경사지게 형성하며, 상기 다수의 발파공 각각에는 상기 무장약공의 중심을 향해 제1 노치부가 돌출 형성하며, 상기 다수의 발파공내에 폭약을 장약하며, 상기 다수의 발파공내에 장약된 폭약이 동시에 폭발되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 수퍼홀 피라미드형 노치균열 컷을 이용한 터널의 심발공부 영역 형성방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 터널 형성시 발파되는 시차 영역을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4에서 심발공부 영역 및 확대공부 영역의 발파공 및 폭약의 장약 상태를 나타내는 도면이며, 도 6은 도 4에서 외곽선공부 영역의 발파공 및 폭약의 장약 상태를 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명에 의한 터널 형성과정을 전체적으로 나타내는 도면이다.
본 발명은 심발공부 영역(20)과 외곽선공부 영역(10)과 바닥공부 영역(40) 및 상기 세 영역 (20)(10)(40)사이에 위치한 확대공부 영역(30)으로 구분하여 시차를 두고 상기 영역(20)(10)(40)(30)들을 발파하여 터널을 형성하는 방법에 관한 것이다.
이하부터, 본 발명의 각 영역을 형성하는 과정을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 심발공부 영역(20)을 형성하는 과정을 설명하기로 한다.
상기 바닥공부 영역(40)의 중앙부로부터 수직으로 터널의 천정부까지의 높이 중
지점에 일정 내경의 무장약공(21)을 형성하고, 상기 무장약공(21)을 중심으로 하여 그 외곽을 둘러싸도록 다수의 발파공(22)(23)(34)을 상기 무장약공(21)에 근접되게 경사지게 형성하며, 상기 다수의 발파공(22)(23)(24) 각각에는 상기 무장약공(21)의 중심을 향해 제1 노치부(22a)(23a)(24a)를 돌출 형성하며, 상기 다수의 발파공(22)(23)(24)내에 폭약(22c)(23c)(24c)을 장약하며, 상기 다수의 발파공(22)(23)(24)내에 장약된 폭약이 동시에 폭발되도록 되도록 하여 심발공부 영역(20)을 발파한다.
여기서 상기 발파공(22)(23)(24)에는 폭약을 그 깊이의 40%정도 장약하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 방법에 의해 심발공부 영역(20)을 형성 방법에서 무장약공(21)을 형성함과 아울러 상기 다수의 발파공(22)(23)(24) 각각에는 상기 무장약공(21)의 중심을 향해 제1 노치부(22a)(23a)(24a)를 돌출 형성하였기 때문에 폭약이 발파되면, 제1 노치부(22a)(23a)(24a)측에서 먼저 균열이 생겨 무장약공(21)측으로 파쇄면이 형성된다. 따라서, 심발공부 영역(20)의 중심에 형성된 무장약공(21)으로 발파시 발생되는 진동 및 암반 소음이 집중되어 외곽선공부(10) 영역으로 전달되는 진동 및 암반 소음을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.
여기서, 본 발명은 상기 무장약공(21)의 내경은 발파공(22)(23)(24)의 내경보다 큰 400mm~500mm 정도로 함이 바람직한데, 이렇게 함으로써 심발공부 영역(20) 의 지반 및 암반의 파쇄 성능 및 시간을 단축시킬 수 있다.
그리고, 본 발명에 적용되는 모든 발파공의 내경은 45mm로 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 무장약공(21)은 발명의 명칭에서 기재한 바와 같이 팔파공(22)(23)(24)의 내경에 비해 대략 10배 이상 크기 때문에 수퍼홀이라고 표현하였다.
그리고, 본 발명은 상기 다수의 발파공(22)(23)(24) 각각에는 상기 제1 노치부(22a)(23a)(24a)가 형성된 반대측에 제2 노치부(22b)(23b)(24b)가 돌출 형성함으로써,제2 노치부(22b)(23b)(24b)측에서 먼저 균열이 생겨 확대공부 영역(30)측으로 파쇄면이 형성된다. 따라서, 이 제2 노치부(22b)(23b)(24b)를 형성하지 않았을때보다 발파시 발생되는 진동 및 암반 소음을 줄일 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 발파공(22)(23)(24)을, 상기 무장약공(21)을 중심으로 하여 직경이 상이한 다수의 가상 동심원상에 각각 형성하되, 각각의 가상 동심원상에 상기 발파공을 다수개 형성함으로써, 폭약의 발파시 발생되는 진동 및 암반 소음을 줄일 수 있다.
그리고, 상기 다수의 가상 동심원에 형성되는 상기 발파공(22)(23)(24)을 상기 무장약공(21)을 중심으로 하여 90°(도) 간격으로 배열 형성하여 폭약의 발파시 발생되는 진동 및 암반 소음을 줄이는데 기여할 수 있다.
다음으로, 확대공부 영역(30)을 형성하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
상기 확대공부 영역(30)을 상기 심발공부 영역(20)을 중심으로 하여 부채꼴 모양으로 분할하여 다수의 분할 영역(30A,30B,30C,30D,30E)을 형성한다.
그리고, 상기 다수의 분할 영역의 각각 영역(30A,30B,30C,30D,30E)내에, 반경이 서로 상이한 가상의 반경선상에 적어도 두 개 이상 일정 깊이의 발파공(31)(32)을 서로 이격되게 상기 심발공부 영역(20)에서 상기 외곽선공부 영역(10) 방향으로 형성하되, N(N=정수)째 해당되는 상기 가상의 반경선에 형성되는 발파공(31)의 깊이와 (N-1)째 해당되는 상기 가상의 반경선에 형성되는 발파공(32)의 깊이를 서로 상이하게 형성한다.
여기서, 상기 발파공(31)의 모양은 도 7에 도시된 바와 같이, "⊙"을 지칭하고, 발파공(32)의 모양은 도 7에 도시된 바와 같이, "●"을 지칭한다.
본 발명은, 상기 N번째 해당되는 상기 가상의 반경선에 형성되는 발파공(31) 및 (N-1)번째 해당되는 상기 가상의 반경선에 형성되는 발파공(32)내에 폭약(31a)(32a)을 발파공(31)(32)중 그 깊이가 가장 깊은 것에는 깊이의 대략 70%가가 되도록 장약하고, 그 깊이가 짧은 것에는 깊이의 절반 이하인 대략 50%정도가 되도록 장약한다.
즉, 발파공(31)(32)의 깊이를 다르게 하는 장단구조로 하면서, 이 발파공(31)(32)내에 장약되는 폭약의 양도 다르게 한다.
다음으로, 상기 분할 영역 각각의 영역(30A,30B,30C,30D,30E)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 시차를 두고 발파공내의 폭약이 동시에 폭발되도록 한다.
즉, 일례를 들면, 영역(30A)내에 형성된 발파공내의 폭약을 거의 동시에 폭발되도록 한 다음, 시차를 두고 영역(30B)내에 형성된 발파공내의 폭약을 거의 동시에 폭발되도록 하며, 이후, 시차를 두고 영역(30C)내에 형성된 발파공내의 폭약을 거의 동시에 폭발되도록 하며, 이후 시차를 두고 영역(30D)내에 형성된 발파공내의 폭약을 거의 동시에 폭발되도록 하며, 이후 시차를 두고 영역(30E)내에 형성된 발파공내의 폭약을 거의 동시에 폭발되도록 하는 것이다.
여기서, 상기 영역(30A)내에 형성된 발파공내의 폭약은 거의 동시에 폭발되는데, 바람직하게는 도 7에 도시된 동그라미"○"안에 기재된 번호 순서대로 약간의 시차를 두고 폭발하기는 하는데, 전체적으로 보면 거의 동시에 폭발된다.
상기 영역(30B)내에 형성된 발파공내의 폭약은 거의 동시에 폭발되는데, 바람직하게는 도 7에 도시된 동그라미"○"안에 기재된 번호 순서대로 약간의 시차를 두고 폭발하기는 하는데, 전체적으로 보면 거의 동시에 폭발된다.
상기 영역(30C)내에 형성된 발파공내의 폭약은 거의 동시에 폭발되는데, 바람직하게는 도 7에 도시된 동그라미"○"안에 기재된 번호 순서대로 약간의 시차를 두고 폭발하기는 하는데, 전체적으로 보면 거의 동시에 폭발된다.
상기 영역(30D)내에 형성된 발파공내의 폭약은 거의 동시에 폭발되는데, 바람직하게는 도 7에 도시된 동그라미"○"안에 기재된 번호 순서대로 약간의 시차를 두고 폭발하기는 하는데, 전체적으로 보면 거의 동시에 폭발된다.
상기 영역(30E)내에 형성된 발파공내의 폭약은 거의 동시에 폭발되는데, 바람직하게는 도 7에 도시된 동그라미"○"안에 기재된 번호 순서대로 약간의 시차를 두고 폭발하기는 하는데, 전체적으로 보면 거의 동시에 폭발된다.
상기와 같이 확대공부 영역 형성 방법에 따르면, 종래 비해 발파공의 개수는 많으나, 상기와 같은 발파 순서 및 (N=정수)째 해당되는 상기 가상의 반경선에 형성되는 발파공(31)의 깊이와 (N-1)째 해당되는 상기 가상의 반경선에 형성되는 발파공(32)의 깊이를 서로 상이하게 형성하고, 상기 N번째 해당되는 상기 가상의 반경선에 형성되는 발파공(31) 및 (N-1)번째 해당되는 상기 가상의 반경선에 형성되는 발파공(32)내에 폭약(31a)(32a)을 발파공(31)(32) 깊이의 절반이 되도록 장약되도록 함으로써, 종래에 비해 전체적인 폭약의 사용량을 줄여 발파시 발생되는 진동 및 암반 소음을 줄일 수 있음과 아울러 발파 배열이 불규칙적이지 않고 규칙성을 가지면서 발파를 진행하기 때문에 발파시 발생되는 진동 및 암반 소음이 분산되어 이를 줄이는데 기여할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 확대공부 영역(30)의 형성방법에서, 상기 N번째 해당되는 가상의 반경선에 형성되는 발파공(31)내에 장약된 폭약(31a)은 단일 뇌관에 의해 동시에 발파되도록 하고, 상기 (N-1)번째 해당되는 상기 가상의 반경선에 해당되는 발파공(32)내에 장약된 폭약(32a)이 단일 뇌관에 의해 동시에 폭발되도록 한다.
그리고, 본 발명은 상기 확대공부 영역(30)의 형성방법에 있어서, 상기 N번 째 해당되는 가상의 반경선에 형성되는 발파공(31)의 형성 깊이는 상기 (N-1)번째 해당되는 가상의 반경선에 형성되는 발파공(32)의
가 되도록 하는 것이 바람직하다.
이제까지는 본 발명에 의한 심발공부 영역(20) 및 확대공부 영역(30)의 형성 방법에 대해 설명하였다.
이하부터는 본 발명의 외곽선공부 영역(10)의 형성 방법에 대해 설명하기로 한다.
즉, 일정 깊이의 무장약공(11)과, 상기 무장약공(11)을 사이에 두고 양측에 일정 거리 이격된 제1 및 제2 발파공(12)(13)을 각각 형성한 발파군을 상기 외곽선공부(10)의 굴착 예정선을 따라 일정 간격 이격되게 상기 외곽선공부(10) 전체에 걸쳐 형성하고, 상기 제1 및 제2 발파공(12)(13) 각각의 양측에 노치부(12a)(13a)를 각각 돌출 형성한다.
여기서, 상기 무장약공(11)은 제1 및 제2 발파공(12)(13)에서 폭약이 발파될 때, 충격을 완화하는 역활을 한다.
그리고, 상기 노치부(12a)(13a)의 형성 방향은 굴착 예정선 방향과 일치하는 방향으로 형성된다.
그리고, 상기 제1 및 제2 발파공(12)(13)내에 폭약(14)(15)을 장약하여, 상기 폭약을 단일 뇌관에 의해 동시에 폭발시키되, 도 7에 도시된 바와 같이, 터널의 중앙선을 기준으로 좌우측의 번호 동일한 번호(7,7)(8,8)(9,9)(10,10)(11,11)(12,12)(13,13)(14,14)(15,15)(16,16)(17,17) 순서로 발파를 진행한다.
즉, 터널의 천정부에서 화살표 A,B 방향으로 대칭되게 진행하는 것이다.
한편, 이제까지는 본 발명의 외곽선공부 영역(10)과 심발공부 영역(20)과 확대공부 영역(30)의 형성 방법에 대해 설명하였으며, 바닥공부 영역(40)의 형성 방법은 통상적인 기술이다.
즉, 도 7에 도시된 경계면(L) 이하의 부분이 바닥공부 영역(40)을 지칭하는 바, 이 바닥공부 영역(40)에서의 발파 순서는 1번~13번까지의 순서대로 발파를 진행하게 된다.
이제까지 설명한 본 발명에서 외곽선공부 영역(10)과 심발공부 영역(20)과 확대공부 영역(30) 및 바닥공부 영역(40)을 순차적으로 발파하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에서와 같이, 외곽선공부 영역(10)을 제일 먼저 진행하게 되면, 심발공부 영역(20) 및 확대공부 영역(30) 및 바닥공부 영역(40)의 발파시 발생되는 진동 및 암반소음이 터널의 외부로 전달되지 않도록 할 수 있다.
이후, 심발공부 영역(20)을 두번째로 발파하게 되면, 외곽선공부 영역(10)이 먼저 발파되었기 때문에 발파시 발생되는 진동 및 암반 소음이 확대공부 영역(30)으로만 전달될 뿐 터널의 외부로 전달되지 않게 된다.
따라서, 본 발명은 종래의 방법인 심발공부 영역을 1차로 발파시키는 단계와, 이 심발공부 영역의 외곽인 확대공부 영역을 2차로 발파하는 단계와, 이 확대공부 영역의 하부측인 바닥공부 영역을 제외한 부분인 굴착선인 외곽선공부 영역을 3차로 발파하는 단계와, 터널의 하부측인 바닥공부 영역을 4차로 발파하는 단계로 이루어진 터널 형성 순서와 다른 순서로 진행하게 됨으로써, 발파 진동 및 암반 소음을 줄임과 아울러 외곽선공부의 여굴을 최소화할 수 있다.
한편, 전술한 도 7에 도시된 발파공을 의미하는 기호(⊙와⊙)를 서로 연결하는 선은 단일 뇌관을 의미하는 바, 이 단일 뇌관에 연결되는 발파공은 동시에 폭발하게 된다. 그리고, 발파공을 의미하는 기호(●,●)를 서로 연결하는 선은 단일 뇌관을 의미하는 바, 이 단일 뇌관에 연결되는 발파공은 동시에 폭발하게 된다.