KR100955240B1 - 다발식 및 파트별 암반 발파공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이격된 상태로 비스듬히 천공한 다수의 발파공을 시차를 두고 순차적으로 발파하면서 암반을 파쇄하는 공법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 다발식으로 한꺼번에 넓은 영역을 발파하면서 작업시간과 인력을 감축하여 발파작업의 경제성을 획기적으로 향상하면서도 소망하는 발파영역에만 진동이 미치도록 정확한 발파가 이루어져 주변으로 불필요한 진동이 전달됨은 물론 소음발생 및 파쇄암반이 비산됨을 방지할 수 있도록 하는 다발식 및 파트별 암반 발파공법에 관한 것이다.

다발, 암반, 발파, 자유면, 전기뇌관, 시차, 진동

Description

다발식 및 파트별 암반 발파공법{Multistage a method of base rock Blasting}

본 발명은 직선상으로 이격되게 천공된 다수의 발파공을 시차를 두고 순차적으로 발파하여 암반을 다발식으로 파쇄하는 것에 관한 것으로, 특히 다발식 발파공법의 장점을 그대로 유지하면서도 해당 발파영역만 정확하게 구분하여 발파하면서 소음 및 진동을 획기적으로 줄일 수 있도록 하는 기술분야에 속하는 것이다.

일반적으로 건설 및 토목 공사는 국가의 기간 산업으로서, 산업이 발달함에 따라 공사의 규모나 횟수가 많이 증가하고 있으며, 이러한 건설 및 토목 공사를 수행하기 위한 기초 공사로서 발파 작업은 공사 현장에서 가장 빈번히 행해지는 작업중의 하나이다.

상기 발파작업은 암반을 제거하기 위한 것으로, 이를 가장 간단하게 제거할 수 있는 방법으로는 보편적으로 화약을 이용하며, 상기 화약은 구입이 수월하고 운용이 편리한 장점이 있는 것이었다.

상기한 화약을 이용하여 암반을 파쇄하는 방법으로는 화약을 한발씩 순차적으로 발파하는 단발식 발파공법이 있다.

이와 같은 단발식 공법은 소음, 진동 및 폭풍압이 적고, 주변의 건물이나 차 량, 행인, 가축 등에게 손상을 주는 것을 방지하는 장점이 있는 반면 단발식으로 발파함에 따라 발파작업시 발생하는 강력한 폭팔력이 주변의 다른 발파공으로 그대로 전달됨으로써 해당 발파공의 도화선을 손상시키는 결과를 초래하여 발파작업이 원활하게 이루어지지 못하는 것이었다.

이러한 종래의 단발식 발파공업에 따른 문제점을 해소하기 위한 방안으로 본 발명의 출원인에 의해 선출원 되어 특허결정된 「특허등록 제766099호 명칭: 발파현장의 진동 차단을 위한 도화선을 보호하는 단발식 암반 발파공법」이 제안되고 있다.

그러나 상기한 선등록 발명은 단발식으로 암반을 발파함에 따라 많은 작업시간과 인력이 소요되어 발파작업의 경제성이 저하되며, 이로 인해 작업공기 및 공사비가 증가하는 일부의 개선점을 내포하고 있는 실정이다.

본 발명은 종래의 단발식 발파공법에 다발식 발파공법을 유기적으로 접목시킨 신개념의 다발식 및 파트별 암반 발파공법을 통해 발파작업의 효율성을 향상함과 동시에 진동 및 소음발생을 효과적으로 억제하기 위한 것으로, 직선상으로 이격되게 천공한 다수의 발파공을 다발식으로 발파하되 양측의 발파공을 제외한 어느 하나의 발파공을 우선적으로 발파하여 발파공의 둘레에 제2 자유면을 구성하고, 시차를 두고 상기 제2 자유면에 인접하는 발파공을 순차적으로 발파함을 발명의 해결과제로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 암반에 발파공을 제1 자유면 쪽 하향으로 경사지게 천공하되 상기 발파공을 제1 자유면과 평행한 직선상으로 이격되게 다수로 천공하도록 하고, 상기 다수의 발파공 가운데 양측의 발파공을 제외한 어느 하나의 발파공을 우선적으로 발파하도록 하며, 상기 기 발파한 발파공과 인접하는 발파공을 순차적으로 시차를 두어 발파하는 기술을 강구한다.

또한, 본 발명은 상기 양측에 위치한 발파공은 인접하는 발파공 쪽 하향으로 비스듬히 경사지게 천공하는 기술을 강구한다.

본 발명에 따르면, 직선상으로 이격되게 천공된 다수의 발파공을 시차를 두어 다발식으로 발파할 때 양측의 발파공을 제외한 어느 하나의 발파공을 우선적으 로 발파하여 제2 자유면(파쇄된 영역, 진동이 가해진 영역)을 구성한 후 이 제2 자유면에 인접하는 발파공을 순차적으로 발파함으로써 작업자가 소망하는 발파영역만을 정확하게 구분하여 발파할 수 있을 뿐만 아니라 발파작업시 진동, 소음이 적으며, 파쇄암반이 외부로 비산됨을 방지하는 단발식 발파공법의 장점을 그대로 유지하면서도 발파작업의 속도가 빠르고, 작업시간 및 인력을 감축하며, 이에 따라 공사비의 절감, 공기의 단축을 꾀할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다발식 및 파트별 암반 발파공법을 개략적으로 살펴보면, 암반(1)에 제1 자유면(2) 쪽 하향으로 경사지게 발파공(10)(10a)을 비스듬히 천공하되 상기 발파공(10)(10a)은 제1 자유면(2)과 평행한 직선상으로 이격되게 다수로 천공하는 단계와; 상기 발파공(10)(10a)에 화약(6)과 전기선(21)이 연결된 전기뇌관(20)을 장전한 후, 전기뇌관(20)의 상부에 모래나 점토 등을 충진하는 장전 및 메지단계와; 상기 다수의 전기선(21)을 발파모선(30)과 일체로 연결하는 전기선 결속단계와; 상기 다수의 발파공(10)(10a) 가운데 양측에 위치한 발파공(10a)을 제외한 어느 하나의 발파공(10)을 우선적으로 발파한 후 시차들 두고 기 발파된 발파공(10)과 인접하는 발파공(10)을 순차적으로 발파하는 시차 발파단계의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.

이하, 본 발명의 다발식 및 파트별 암반 발파공법을 공정별로 좀더 상세하게 설명하기로 한다.

1) 발파공 천공단계

본 발명의 발파공 천공단계는 파쇄하고자 하는 암반(1)에 별도의 착암기를 이용하여 소정의 깊이를 갖는 발파공(10)(10a)을 천공하되 도 1에 도시된 바와 같이 제1 자유면(2) 쪽 하향으로 경사지게 발파공(10)(10a)을 비스듬하게 천공하며, 상기 발파공(10)(10a)의 경사도는 지면으로부터 45°∼80°의 경사도를 유지하도록 천공한다.

여기에서 발파공(10)(10a)을 경사상태로 천공하는 이유는 화약의 발파시 통상 발파공(10)(10a)을 중심으로 사방으로 폭팔력이 전달됨으로써 발파공(10)(10a)이 경사진 경우 도 1과 같이 어떠한 저항도 없이 개방된 제1 자유면(2) 쪽의 상향으로는 폭팔력이 더 쏠리는 반면, 상기 제1 자유면(2)의 타측 하향으로 쏠리는 폭팔력은 상대적으로 작아 후방의 법면(3)까지 폭팔력이 전달되지 않고 발파하는 해당 발파공(10)(10a)의 주변에만 집중하면서 발파영역을 형성하기 때문이다.

따라서, 소망하고자 하는 발파영역의 암반(1)을 집중적으로 파쇄할 뿐 주변의 법면(3)을 파쇄하거나 진동이 전달됨을 효율적으로 방지한다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 제1 자유면(2) 쪽 하향으로 경사지게 비스듬히 천공하는 발파공(10)(10a)을 도 2와 같이 제1 자유면(2)과 평행한 직선상으로 이격되게 다수로 천공하고, 상기 발파공(10)(10a)을 순간적인 시차를 두고 다발식으로 발파함으로써 해당 발파영역의 암반(1)을 일시에 파쇄하여 발파작업의 시간과 인력 을 획기적으로 감축할 수 있게 된다.

여기에서 상기 다수의 발파공(10)(10a) 가운데 양측에 위치한 발파공(10a)은 도 3 및 도 5와 같이 인접하는 발파공(10) 쪽 하향으로 비스듬히 경사지게 천공하는 기술이 추가된다.

이는 발파작업시 이미 발파된 인접하는 발파공(10)의 주변에 형성되는 제2 자유면(암반이 파쇄된 영역 및 진동이 가해진 영역에 해당)으로 폭팔력이 더욱 쏠리면서 발파영역의 암반(1)을 더욱 작은 입자로 파쇄하면서도 상기 발파영역을 제외한 주변의 지반(5)으로는 폭팔력은 물론 진동마저도 전달됨을 방지함으로써 발파작업시 소망하는 발파영역의 암반(1)을 정확하게 구분하여 발파할 수 있는 효과를 제공한다.

2) 장전 및 메지단계

상기한 다수의 발파공(10)(10a)에는 화약(6)을 장전하고, 상기 화약(6)의 상부에 전기선(21)과 연결된 전기뇌관(20)을 장전하되 상기 전기선(21)은 발파공(10)(10a)의 외측으로 노출시킨 상태에서 상기 전기뇌관(20)의 상부, 즉 화약(6) 및 전기뇌관(20)을 제외한 발파공(10)(10a)의 잔여공간에는 모래나 점토 등을 충진하는 메지(7)를 실시함으로써 밀폐효과에 의해 화약이 충분한 위력을 발휘하도록 하는 동시에 소음 및 비산을 방지한다.

이러한 본 발명에 적용되는 전기뇌관(20)은 도 6과 같이 용기(22)의 내부 상측에 전기선(21)과 연결되는 점화구(23)가 설치되고, 하측에는 기폭제(24)가 채워 짐으로써 상기 점화구(23)가 전기적인 점화를 하고 난 후 기폭제(24)가 폭팔할 수 있게 된다.

그리고 상기 점화구(23) 및 기폭제(24)의 사이에는 점화구(23)에 의한 전기점화 후 기폭제(24)가 폭팔할 때까지의 시간간격을 조절하기 위한 연시약(延時藥)(25)이 채워진다.

따라서, 상기 연시약(25)의 종류나 양에 따라 전기점화에서 폭팔까지의 시간간격을 자유롭게 조절함으로써 다수의 발파공(10)(10a)을 시차를 두고 단계적으로 발파할 수 있게 된다.

3) 전기선 결속단계

메지가 완료되면, 다수의 발파공(10)(10a)에서 외부로 노출된 전기선(21)을 발파모선(30)과 전기적으로 상호 일체화 연결함으로써 상기 발파모선(30)과 연결된 발파조작기를 이용하여 멀리 떨어진 장소에서 다수의 전기뇌관(20)에 전기를 동시 공급하여 전기적으로 화약(6)에 점화를 할 수 있게 된다.

4) 시차 발파단계

본 공정은 상기 다수의 발파공(10)(10a)을 시차를 두어 단계적으로 발파하기 위한 것으로, 특히 다수의 발파공(10)(10a) 가운데 양측에 위치한 발파공(10a)을 제외한 어느 하나의 발파공(10)을 우선적으로 발파한 후 시차를 두고 기 발파된 발파공(10)과 인접하는 발파공(10)을 순차적으로 발파함을 핵심기술로 한다.

여기에서 상기 양측에 위치한 발파공(10a)을 우선 순위에서 제외하는 이유는 상기 발파공(10a)의 주변에 제2 자유면이 형성되지 않음에 따라 사방에 골고루 폭팔력이 가해지면서 발파영역을 벗어난 지반(5)까지 폭팔력이 가해지거나 진동이 전달됨을 효과적으로 방지하기 위함이다.

즉 본 발명에서는 양측의 발파공(10a)을 제외한 중앙에 위치한 1번 발파공(10)을 도 3과 같이 우선적으로 발파한 후 인접한 좌측 방향으로 진행하면서 순번에 따라 발파공(10)(10a)을 발파하고, 다시 최초에 발파한 1번 발파공(10)과 인접한 우측 방향으로 진행하면 순번에 따라 발파공(10)(10a)을 시차를 두고 순차적으로 발파한다.
이때 상기 좌우 진행방향은 우선 순위가 정해지지 않고, 다만 어느 한쪽 방향으로 발파가 완료된 후 다른 한쪽 방향으로 발파를 진행하기만 하면 된다.

따라서, 도 4와 같이 1번 발파공(10)을 최초로 발파하면 폭팔력은 사방으로 골고루 전달되면서 일정한 반경의 발파영역을 형성하고, 이 발파영역의 하측으로는 암반(1)이 비록 파쇄되지는 않지만 진동이 가해지는 진동영역을 형성하며, 상기 발파영역(암반이 파쇄된 영역) 및 진동영역은 인접하는 발파공(10)의 발파작업시 폭팔력이 더욱 쏠리는 제2 자유면을 구성함으로써 2번 발파공(10)의 발파작업시 폭팔력은 제2 자유면이 형성된 기 발파된 1번 발파공(10) 쪽으로 쏠리면서 암반을 더욱 작은 입자로 파쇄함은 물론 또 다른 제2 자유면을 형성한다.

그리고 도 5와 같이 마지막으로 외측에 위치하는 3번 발파공(10a)을 발파하면 폭팔력은 제2 자유면이 형성된 2번 발파공(10) 쪽으로 쏠리면서 암반을 작은 입자로 파쇄하는 반면 주변의 지반(5)으로는 불필요한 폭팔력 및 진동이 전달됨을 방지함으로써 작업자가 소망하는 발파영역만을 정확하게 구분하여 발파할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 암반의 발파상태 측단면도

도 2는 본 발명의 발파공이 암반에 이격 상태로 다수로 천공된 상태의 평면도

도 3은 본 발명의 발파공을 시차를 두고 발파하는 상태를 나타낸 정단면도

도 4는 본 발명의 1번 발파공 및 2번 발파공을 시차를 두고 발파하는 상태를 나타낸 정단면도

도 5는 본 발명의 2번 발파공 및 최외측의 3번 발파공을 시차를 두고 발파하는 상태를 정단면도

도 6은 본 발명에 적용된 전기뇌관의 내부구조를 나타낸 종단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: 암반 2: 제1 자유면

5: 법면 10, 10a: 발파공

20: 전기뇌관 24: 기폭제

25: 연시약 30: 발파모선

Claims (3)

1. 암반(1)에 제1 자유면(2) 쪽 하향으로 경사지게 발파공(10)(10a)을 비스듬히 천공하되 상기 발파공(10)(10a)은 제1 자유면(2)과 평행한 직선상으로 이격되게 다수로 천공하며, 상기한 발파공(10)(10a) 가운데 양측에 위치한 발파공(10a)은 인접하는 발파공(10) 쪽 하향으로 비스듬히 경사지게 천공하는 단계와;

   상기 발파공(10)(10a)에 화약(6)과 전기선(21)이 연결된 전기뇌관(20)을 장전한 후, 전기뇌관(20)의 상부에 모래나 점토 등을 충진하는 장전 및 메지단계와;

   상기 다수의 전기선(21)을 발파모선(30)과 일체로 연결하는 전기선 결속단계와;

   상기 다수의 발파공(10)(10a) 가운데 양측에 위치한 발파공(10a)을 제외한 어느 하나의 발파공(10)을 우선적으로 발파하여 발파공(10)의 사방으로 발파영역 및 진동영역이 형성된 제2 자유면을 구성하고, 상기 제2 자유면이 형성된 기 발파된 발파공(10) 쪽으로 폭팔력이 쏠리면서 암반을 더욱 작은 입자로 파쇄하도록 기 발파된 발파공(10)과 인접하는 좌우 어느 한쪽 방향으로 진행하면서 발파공(10)(10a)을 시차를 두고 순차적으로 발파하여 마지막에 발파하는 외측에 위치한 발파공(10a)의 폭팔력은 제2 자유면이 형성된 발파공(10) 쪽으로 쏠리면서 암반을 작은 입자로 파쇄하되 주변의 지반(5)으로는 폭팔력 및 진동이 전달됨을 방지하여 소망하는 발파영역만을 정확하게 구분하여 발파하는 시차 발파단계로 이루어지는 한편;

   상기 전기뇌관(20)은 용기(22)의 내부 상하에 각각 전기선(21)과 연결된 점화구(23) 및 기폭제(24)가 설치되고, 상기 점화구(23) 및 기폭제(24)의 사이에는 상기 점화구(23)에 의한 전기점화 후 기폭제(24)가 폭팔할 때까지의 시간간격을 조절하는 연시약(延時藥)(25)이 채워진 것을 특징으로 하는 다발식 및 파트별 암반 발파공법.
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