KR100936630B1 - 발파공 밀폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 터널 및 노천의 암반 발파시 사용되는 발파공 밀폐장치에 관한 것으로, 암반의 발파공 하부에 장약된 폭약이 폭발하여 팽창될 때 폭약 상부에 위치한 전색물의 밀폐력을 강화시켜 암반 파쇄도 향상과 발파진동, 소음, 및 비석을 감소시키기 위한 것으로, 발파공에 삽입되어 발파공을 밀폐하기 위한 발파공 밀폐장치에 있어서, 상협하광의 상부 쐐기부가 형성되며 상기 상부 쐐기부의 하부에 상광하협의 하부 쐐기부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

발파공 밀폐장치{STEMMING DEVICE FOR BLAST HOLES}

본 발명은 각종 터널 및 노천의 암반 발파시 사용되는 발파공 밀폐장치에 관한 것으로, 암반의 발파공 하부에 장약된 폭약이 폭발하여 팽창될 때 폭약 상부의 전색물의 밀폐력을 강화시켜 암반 파쇄도 향상과 발파진동, 소음, 및 비석을 감소시키기 위한 것이다.

일반적으로 발파공을 밀폐하기 위한 방법으로서 발파공을 천공하고, 발파공의 하부에 폭약 및 뇌관을 장착하고, 그 상부를 밀폐를 위한 전색물인 모래, 석분, 점토 등으로 밀폐하여, 폭약이 폭발할 때 발생되는 팽창압력이 발파공 입구로 손실되는 것을 막아, 폭약의 폭발에너지가 암반파쇄로만 사용되게끔 유도한다.

본 명세서에 일체화된 종래의 기술인 대한민국 특허등록 제10-0467483호 "암반발파공 밀폐마개" 및 대한민국 실용신안등록 제20-0290362호 “쐐기형 전색용 마개”가 알려져 있다.

상기 종래의 기술들은 발파공 하부 폭약이 폭발하여 압력이 작용할 때, 밀폐 마개 자체가 확장되어 발파공 내벽과의 마찰력을 증가시킴으로써 밀폐력을 강화시키는 방법을 제안하고 있다.

그러나, 상기 종래 기술들의 밀폐마개 재료로서 사용될 수 있는 고무, 플라스틱 등의 일반적인 재료들은 하부 폭약의 폭발압력에 의하여 천공내부에서 상부로 밀려올라갈 때 천공내벽과의 마찰력으로 인하여 밀폐마개 자체가 파괴되면서 상부로 계속 밀리게 되어 본래의 밀폐역할을 수행하기 어렵다.

상기와 같이 발파 천공당 1회만 사용됨으로써 소모성을 가진 밀폐마개의 사용재질은 경제적으로 한계가 있기 때문에, 밀폐마개 자체가 폭약의 폭발압력을 견딜 수 있도록 제작하는 것은 불가능하다.

따라서, 본 발명은 밀폐장치 자체가 지지력을 나타내는 것이 아니라, 양방향 쐐기구조에 의하여 전색물 자체의 힘 작용방향을 발파공 입구 방향이 아닌 발파공 내벽 방향으로 유도하여 전색물 스스로 강한 밀폐력을 나타낼 수 있도록 양방향 쐐기구조를 가진 발파공 밀폐장치를 제공하고자 한다.

즉, 본 발명은 각종 터널 및 노천의 암반 발파시 사용되는 발파공 밀폐장치에 관한 것으로, 암반의 발파공 하부에 장약된 폭약이 폭발할 때 발파공 밀폐장치의 양방향 쐐기구조로 인하여 전색물의 밀폐력이 강화되며, 이와 더불어 암반 파쇄도 향상과 발파진동, 소음, 및 비석을 감소시키기 위한 것이다.

또한 본 발명은 이와 같은 양방향 쐐기구조로 인하여 그 상하를 고려하지 않고 발파공에 투입될 수 있으며, 또한 별도의 도구 없이 그 자체적으로 발파공의 중심에 쐐기중심이 위치하게 되는 발파공 밀폐장치를 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 발파공에 삽입되어 발파공을 밀폐하기 위한 발파공 밀폐장치에 있어서, 상협하광의 상부 쐐기부가 형성되며, 상기 상부 쐐기부의 하부에 상기 상부 쐐기부와 대칭을 이루면서 상광하협의 하부 쐐기부가 형성되며, 상기 상부 쐐기부의 중심과 상기 하부 쐐기부의 중심이 상기 발파공의 중심에 위치될 수 있도록 상기 상부 쐐기부 및 상기 하부 쐐기부 각각에 그 경사면을 따라 방사상으로 돌출되어 방사상 단부가 수직 방향으로 연장되는 구조를 가진 복수의 가이드날개가 형성되는 것을 특징으로 한다.

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상기에 있어서, 내측이 상기 상부 쐐기부 및 상기 하부 쐐기부간의 경계 부위에 연결 형성되며, 외측이 발파공의 내벽과 접촉되도록 상기 내측으로부터 판 형태로 돌출 형성되어 링형태를 이루는 스톱링이 마련되는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 스톱링이 발파공의 내벽과 접촉되면서 용이하게 휘어질 수 있도록 상기 스톱링의 외측에 내측을 향하여 복수의 홈이 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명은 양방향 쐐기구조를 가진 발파공 밀폐장치에 의하여 강화된 밀폐력을 발휘함으로써, 암반 파쇄도 향상과 발파진동, 소음, 및 비석을 감소시킬 수 있다.

이하 본 발명에 의한 제1실시례에 의거하여 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 제1실시례인 밀폐장치의 사시도이며, 도 2는 도 1의 종단면도이며, 도 3 및 도 4는 도 2의 A-A 단면 및 B-B단면을 각각 도시한 것이며, 도 5는 제1실시례에 의하여 발파공을 밀폐하는 상태를 도시한 도면이다.

밀폐장치(100)는 상부 쐐기부(110)와 하부 쐐기부(120)로 구분 형성된다.

상부 쐐기부(110)는 상협하광의 형태를 이루며, 또한 하부 쐐기부(120)는 상광하협의 형태를 이룬다.

또한 상부 쐐기부(110)와 하부 쐐기부(120)는 서로 대칭을 이룬다.

이와 같이 본 밀폐장치(100)는 양방향 쐐기 형태의 경사구조를 가지며, 또한 서로 대칭을 이루므로, 발파공에 투입될 때 그 방향성을 고려하지 않아도 된다.

즉 실제로 사용할 경우에는 상하를 구분하지 않고 본 밀폐장치(100)를 발파공에 투입하며, 따라서 상부 쐐기부(110)가 반드시 상부에 위치하는 것은 아니며, 경우에 따라서 하부에 위치되어 발파공에 투입될 수도 있다.

상부 쐐기부(110)와 하부 쐐기부(120)의 형태는 본 실시례에서는 원뿔형 경사구조를 제시하였지만, 실시례에 따라서는 3면 이상의 경사면을 가진 다각뿔 형태로 이루어질 수도 있다.

또한 상부 쐐기부(110) 및 하부 쐐기부(120)에는 그 경사면(즉, 쐐기면)을 따라 상하 방향으로 연장되면서 방사상으로 돌출되는 가이드 날개(111, 121)가 각각 복수로 형성되어 있다. 이는 상부 쐐기부(110)의 중심과 하부 쐐기부(120)의 중심이 발파공의 중심에 위치될 수 있도록 하기 위한 것이다. 이를 위하여 각각의 가이드 날개(111, 121)의 방사상 단부는 수직 방향으로 연장되는 구조를 가지고 있다.

즉, 발파공에 본 밀폐 장치(100)를 투입할 때 별도의 도구 없이도 본 밀폐 장치(100)를 발파공에 투입하는 것만으로도 가이드 날개(111, 121)의 방사상 단부에 의하여 스스로 밀폐장치(100)의 중심이 발파공 내부의 중심에 항상 위치될 수 있는 것이다. 이러한 가이드 날개(111, 121)의 부착 형태는 실시례에 따라 다양한 변형이 가능하다.

한편, 상부 쐐기부(110)와 하부 쐐기부(120)간의 경계 부위에 스톱링(130)이 형성된다.

스톱링(130)은 링 형태로 형성되며, 내측이 상부 쐐기부(110) 및 하부 쐐기부(120)간의 경계 부위에 연결 형성되며, 외측이 발파공의 내벽과 접촉되도록 상기 내측으로부터 판 형태로 돌출 형성되어 링 형태를 이룬다.

이러한 스톱링(130)의 외측은 발파공의 내벽과 접촉되어 에어데킹 공법 등에서, 본 밀폐장치(100)의 하부에 전색물 등이 없는 경우에도 상부의 전색물을 지지할 수 있게 된다.

또한 스톱링(130)의 외측이 발파공의 내벽과 더욱더 밀착 접촉될 수 있도록 스톱링(130)의 외측에는 내측을 향하여 복수의 홈(131)이 형성된다. 이 홈(131)은 스톱링(130)이 발파공의 내벽과 접촉될 경우 스톱링(130)이 쉽게 휘어질 수 있도록 하는 역할을 한다. 따라서 스톱링(130)의 직경을 발파공의 직경보다 크게 하고, 스톱링(130)이 발파공의 내벽과 접촉되면서 약간 휘어지면서 발파공에 강제로 삽입되도록 하여, 스톱링(130)의 외측이 발파공의 내벽에 강력하게 접촉이 되는 상태를 유지할 수 있다.

또한 본 밀폐 장치(100)의 재질은 플라스틱, 우레탄, 강화 유리섬유 등 어느 것이라도 가능하나, 플라스틱 재질이 경제적이며 성형 제작이 쉽다는 면에서 바람직하다.

본 밀폐 장치(100)를 사용하는 방법을 도 5를 참고하여 설명한다.

파쇄 대상물인 암반에 천공을 실시하여 발파공(1)을 형성한 후 발파공(1) 하부에 폭약(10) 및 뇌관(20)을 장착하고, 그 상부에 전색물(30-1)을 채우고, 상기 전색물(30-1) 상부에 본 밀폐 장치(100)를 삽입한 후 다시 전색물(30-2)을 채우게 된다.

도 5와 이하의 다른 도면에서 뇌관(20)을 기폭시키기 위한 뇌관선은, 이해의 편의를 위하여 그 도시를 생략하였다.

이와 같이 밀폐구조를 형성한 후, 뇌관선을 통하여 뇌관(20)을 기폭시키면 폭약(10)이 폭발하여 팽창 압력이 발생하게 되며, 이때 발생된 팽창압력은 밀폐력이 가장 약한 발파공(1) 입구 방향으로 전색물(30-1)을 밀어 올리게 되고, 본 밀폐장치(100)의 하부 쐐기부(120)의 쐐기 구조에 의하여 팽창력이 분산되면서 밀폐 장치(100)의 파손이 방지되며 또한 전색물(30-1)이 발파공(1)의 벽으로 협착되어 1차 밀폐력을 발휘하게 되며, 또한 상부 쐐기부(110)의 쐐기구조에 의하여 전색물(30-2)이 발파공(1)의 벽으로 협착되어 2차 밀폐력을 발생시키므로 보다 증진된 밀폐력을 발휘하게 된다.

따라서 강한 밀폐력에 의하여 폭약의 팽창압력은 발파공(1) 외부로 손실되지 않고 암반파쇄에 모두 이용되어 암반 파쇄도가 현저히 증가하게 된다. 또한 폭약의 폭발 에너지가 암반 파쇄에 모두 사용되기 때문에 발파공해인 진동, 소음 및 비석의 발생이 현저히 감소하게 된다.

본 밀폐장치를 사용하는 다른 방법을 도 6에 의하여 상세히 설명한다.

도 6은 데크차징(Deck-Charging) 공법에 본 밀폐장치(100)를 사용한 상태를 도시한 도면이다.

데크차징 공법은 발파공 내부의 폭약을 전색물에 의하여 분리시켜 시차가 다른 뇌관을 사용하여 각각의 폭약을 점화시켜 진동 및 소음을 저감시키는 공법이다.

이러한 데크차징 공법은 1차 폭약의 강한 폭발 압력에 의한 충격으로 2차 폭약이 폭발되지 못하는 사압현상이 문제가 된다.

본 실시례에서는 도시된 바와 같이 파쇄 대상물인 암반에 천공을 실시하여 발파공(1)을 형성한 후 발파공(1) 하부에 폭약(10-1) 및 뇌관(20-1)을 장착하고, 그 상부에 전색물(30-1)을 채우고, 전색물(30-1) 상부에 본 밀폐 장치(100-1)를 삽입한 후 다시 전색물(30-2)을 채우며, 그 상부에 다시 폭약(10-2) 및 뇌관(20-2)을 장착하고, 그 상부에 전색물(30-3)을 채우고, 전색물(30-3) 상부에 본 밀폐장치(100-2)를 삽입한 후 다시 전색물(30-4)을 채운다.

이에 의하여 폭약(10-1)과 폭약(10-2)은 밀폐장치(100-1)와 그 주변의 전색물의 강한 밀폐력을 통하여 서로 분리되며, 따라서 먼저 발생하는 폭발의 폭발 압 력이 후행하여 폭발할 폭약과 뇌관에 전달되지 못하여 사압현상을 방지할 수 있다.

도 7은 에어데킹(Air-Decking) 공법에 본 발파공 밀폐장치를 사용한 상태를 도시한 도면이다.

일반적으로 에어데킹 공법은 암반의 상부 파쇄도 증가 또는 폭약 사용량을 절감시키기 위하여 발파공 내부에 임의의 공기층을 형성하게 되는데, 발파공 내부의 공기층 형성으로 인하여 전색물의 길이가 짧아지고 폭약량이 감소하게 되어 강한 밀폐력을 얻기 어렵다는 문제가 있다.

이와 같이, 에어데킹 공법은 전색물의 길이가 짧아지는 관계로 전색물의 밀폐력 자체가 약하게 되어 폭발 압력에 의하여 전색물이 분출되어 버리거나, 폭약량 감소로 인하여 목적하는 자유면 방향으로 암반을 파쇄하지 못하고 가장 약한 발파공 입구로 에너지가 집중되어 전색물을 분출시킴으로써 과도한 진동, 소음 및 비석을 발생시키게 된다.

그러나 본 발파공 밀폐장치를 도 7에 도시된 바와 같이 에어데킹 공법에 사용하게 되면 이러한 문제점을 해결할 수 있게 된다.

본 실시례에서는 도시된 바와 같이 파쇄 대상물인 암반에 천공을 실시하여 발파공(1)을 형성한 후 발파공(1) 하부에 폭약(10) 및 뇌관(20)을 장착하고, 그 상부에서 일정 정도 높이만큼 이격시켜 밀폐장치(100-1)를 설치하면, 임의의 공기층을 형성할 수 있게 된다.

이때 밀폐장치(100-1)에는 스톱링(130)이 형성되어 있으므로, 스톱링(130)은 발파공(1)의 내벽에 밀착 접촉되어 하부에 전색물이 없는 상태에서도 그 위치를 유지할 수 있다.

다음으로 발파공 밀폐장치(100-1) 상부에 전색물(30-1)을 채운 후 다시 밀폐장치(100-2)를 투입하고, 마지막으로 전색물(30-2)을 채우게 된다.

이와 같이 발파공 밀폐장치(100-1,100-2)를 사용하게 되면 짧은 전색물의 길이와 감소된 폭약량에도 불구하고 발파공(1) 입구로의 폭발에너지 집중 현상에 견딜 수 있는 강한 밀폐력을 발휘할 수 있으며, 이러한 강한 밀폐력으로 인하여 주변환경에 막대한 피해를 미치게 되는 발파공해인 진동, 소음 및 비석 발생을 감소시킬 수 있게 된다.

이하 본 발명에 의한 제2실시례에 의거하여 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명에 의한 제2실시례인 밀폐장치의 사시도이며, 도 9는 도 8의 종단면도이며, 도 10 및 도 11은 도 9의 C-C 단면 및 D-D단면을 도시한 것이다.

본 실시례에서는 가이드 날개(111, 121)의 배치 형태와 그 숫자가 변형될 수 있음을 보여주고 있다.

상기의 실시례들은 본 발명의 바람직한 실시례일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상은 당업자에 의하여 다양하게 변형 내지 조정되어 실시될 수 있다. 이러한 변형 내지 조정이 본 발명의 기술적 사상을 이용한다면 이는 본 발명의 범위에 속하 는 것이다.

본 발명은 각종 터널 및 노천의 암반 발파시 암반 파쇄도 향상과 발파진동, 소음, 및 비석을 감소시키기 위하여 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 제1실시례인 밀폐장치의 사시도,

도 2는 도 1의 종단면도,

도 3 및 도 4는 도 2의 A-A 단면 및 B-B단면을 도시한 것,

도 5는 제1실시례에 의하여 발파공을 밀폐하는 공법을 도시한 도면,

도 6은 제1실시례에 의하여 발파공을 밀폐하는 다른 공법을 도시한 도면,

도 7은 제1실시례에 의하여 발파공을 밀폐하는 다른 공법을 도시한 도면,

도 8은 본 발명에 의한 제2실시례인 밀폐장치의 사시도,

도 9는 도 8의 종단면도,

도 10 및 도 11은 도 9의 C-C 단면 및 D-D 단면을 도시한 것,

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 밀폐장치

110 : 상부 쐐기부 111 : 가이드 날개

120 : 하부 쐐기부 121 : 가이드 날개

130 : 스톱링 131 : 홈부

Claims (5)

1. 발파공에 삽입되어 발파공을 밀폐하기 위한 발파공 밀폐장치에 있어서, 상협하광의 상부 쐐기부가 형성되며, 상기 상부 쐐기부의 하부에 상기 상부 쐐기부와 대칭을 이루면서 상광하협의 하부 쐐기부가 형성되며,

   상기 상부 쐐기부의 중심과 상기 하부 쐐기부의 중심이 상기 발파공의 중심에 위치될 수 있도록 상기 상부 쐐기부 및 상기 하부 쐐기부 각각에 그 경사면을 따라 방사상으로 돌출되어 방사상 단부가 수직 방향으로 연장되는 구조를 가진 복수의 가이드날개가 형성되는 것을 특징으로 하는 발파공 밀폐장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   내측이 상기 상부 쐐기부 및 상기 하부 쐐기부간의 경계 부위에 연결 형성되며, 외측이 발파공의 내벽과 접촉되도록 상기 내측으로부터 판 형태로 돌출 형성되어 링형태를 이루는 스톱링이 마련되는 것을 특징으로 하는 발파공 밀폐장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 스톱링이 발파공의 내벽과 접촉되면서 용이하게 휘어질 수 있도록 상기 스톱링의 외측에 내측을 향하여 복수의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 발파공 밀폐장치.
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