KR101014793B1 - 암반 파쇄 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 암반 파쇄 장치는, 암반의 천공 홀에 삽입될 수 있도록 형성된 케이스; 상기 케이스의 내부에 수용되는 제 1 결합체와, 상기 제 1 결합체의 하단과 연결되어 유압으로 유동될 수 있도록 형성된 제 2 결합체로 이루어진 유압 실린더; 상기 케이스의 상단에 형성되어 상기 케이스가 상기 제 1 결합체와 슬라이딩 방식으로 이동하며 상하로 유동될 수 있도록 하는 승강 핸들;을 포함하되, 상기 제 1 결합체의 하측 부위는, 상기 케이스에서 돌출된 상태에서 직경이 커지면서, 선단 확공 장치에 의해 확공된 암반의 확공부를 향하도록 테이퍼지게 돌출 형성된 가이드부를 포함하여, 상기 승강 핸들을 이용하여 케이스를 하방으로 유동시킬 때 상기 케이스의 하단 부위가 상기 가이드부를 따라 절곡되어 상기 확공부에 삽입될 수 있도록 하되, 상기 유압 실린더와 상기 케이스가 맞닿는 면에는, 각각 서로 대응되는 나사산이 형성되어, 상기 승강 핸들을 돌림으로써 상기 케이스가 상기 나사산을 따라 승강되는 것을 특징으로 한다.

Description

암반 파쇄 장치{Rock Breaking Device}

본 발명은 암반 파쇄 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 암반에 천공 드릴을 이용하여 천공 홀을 형성하고, 상기 천공 홀의 바닥 측 일정 부위에 타 부위보다 직경이 크도록 절삭된 확공부를 형성한 후 상기 확공부에 일 부위가 고정된 상태에서 유압 실린더가 상하로 유동함으로써 암반에 수직 방향의 압력을 가하는 할암 장치를 이용하여 암반에 수평 방향의 균열이 발생하도록 유도해 보다 빠르고 간편하게 암반을 파쇄하는 암반 파쇄 장치에 관한 것이다.

일반적으로 암반 및 콘크리트 등의 파쇄 작업을 위하여 암반 및 콘크리트 층에 천공 홀을 형성하고, 상기 홀을 매개로 건설 기계의 일종인 할암기를 이용하여 암반 및 콘크리트의 균열을 유도하는 방법을 사용하고 있다.

상기 할암기는 전기 또는 에어 모터 타입의 유압 펌프와 변압기, 어큐뮬레이터, 오일 필터 등으로 구성된 유압 제공 장치와, 상기 유압 제공 장치로부터 연장된 배선 라인, 상기 배선 라인의 끝단에 장착되는 할암 봉, 상기 할암 봉의 일면에 그 길이 방향을 따라 돌출 가능하게 장착된 복수 개의 피스톤 등을 포함하여 구성되어 상기 천공 홀에 상기 할암 봉을 삽입한 후 상기 피스톤의 돌출 운동에 의한 압력으로 암반 빛 콘크리트에 균열이 생기도록 하는 것이다.

상기 할암기는 강도가 큰 암반 및 콘크리트 등을 보다 용이하고 간편하게 파쇄할 수 있음과 동시에 화약 발파 등의 공법에 비해 소음이나 진동, 분진 등의 발생이 적어 비교적 많은 작업장에서 사용되고 있으나, 상기 할암 봉에 형성된 피스톤들이 순차적으로 돌출됨에 따라 천공 홀 내의 특정 부분의 암반층은 피스톤의 가압력에도 균열이 일어나지 않아 암반층의 파쇄가 고르게 일어나지 않고, 상기 할암기를 이용하여도 암반층이 파쇄되지 않는 경우 다시 할암 봉을 매설해야 하는 등의 번거로움이 발생하였다.

따라서 암반 파쇄를 보다 안전하게 진행하면서도 그 속도 및 효율성을 보장하는 새로운 구조를 가진 신규하고 진보한 암반 파쇄 장치 및 이를 이용한 암반 파쇄 공법에 대한 개발이 필요한 설정이다.

본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 암반의 표면에 형성된 천공 홀에 선단 확공 장치를 이용하여 확공부를 형성하고, 할암 장치를 상기 확공부가 형성된 천공 홀에 삽입하여 유압 실린더를 작동함으로써 암반 내부에 수직 방향의 압력을 가하는 공법으로 암반을 파쇄함으로써 암반 파편의 발생이 적을 뿐만 아니라 보다 빠르게 암반을 파쇄할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 확공부를 형성하는 과정에서 선단 확공 장치의 블레이드가 천공 홀의 내벽 일 측에 맞닿도록 편심 이동하는 과정을 포함하여 상기 선단 확공 장치의 내측에 상기 블레이드가 배치된 상태에서 상기 천공 홀 내부에 보다 용이하게 삽입된 후 상기 블레이드를 상기 선단 확공 장치의 외부로 노출시킬 수 있도록 하여 상기 블레이드의 손상을 막고 보다 안정적인 파쇄 작업이 진행되도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 할암 장치의 하단 일 측이 상기 확공부에 삽입되는 단계를 포함하여 유압 실린더의 수직 운동에 의한 힘이 보다 효율적으로 암반의 내부에 전달되도록 하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은, 케이스와 유압 실린더 및 승강 핸들을 포함한 할암 장치를 이용하여 공법을 진행함으로써 유압에 의한 압력이 보다 안정적으로 암반 내부에 전달될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은, 상기 유압 실린더와 상기 케이스가 맞닿는 면에 각각 나사산을 형성하여 상기 승강 핸들을 돌리면 상기 케이스가 승강되도록 하여 보다 편리한 작동을 도모하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은, 상기 케이스에 슬릿 및 돌기를 추가로 형성하여 상기 케이스의 하단 부위가 상기 확공부에 보다 견고하게 끼워질 수 있도록 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 암반 파쇄 장치을 이용한 암반 파쇄 공법은, 암반에 천공 드릴을 이용하여 천공 홀을 형성하는 제 1 단계;, 상기 천공 홀에 블레이드를 포함한 선단 확공 장치를 삽입하는 제 2 단계;, 상기 블레이드를 이용하여 상기 천공 홀의 내벽 둘레를 따라 연장된 확공부를 형성하는 제 3 단계;, 삽입된 상기 선단 확공 장치를 상기 천공 홀에서 꺼내는 제 4 단계;, 상기 천공 홀에 케이스와 유압 실린더를 포함하는 할암 장치를 삽입하는 제 5 단계;, 상기 유압 실린더를 작동시켜 암반의 내부에 수직 방향의 압력을 가하는 제 6 단계;, 상기 할암 장치를 상기 천공 홀에서 꺼내는 제 7 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 3 단계는 상기 블레이드가 상기 천공 홀의 내벽 일 측에 맞닿도록 편심 이동하는 제 3-1 단계;, 상기 블레이드가 상기 천공 홀의 내벽 일 측에 홈을 형성하는 제 3-2 단계;, 상기 블레이드를 360˚ 회전시켜 상기 홈이 상기 천공 홀의 내벽 둘레를 따라 연장되도록 하여 확공부를 형성하는 제 3-3 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 제 6 단계는 상기 할암 장치의 하단 일 측을 상기 확공부에 삽입하는 제 6-1 단계;, 상기 유압 실린더를 작동시켜 암반의 내부에 수직 방향의 압력을 가하는 제 6-2 단계;이고, 상기 제 7 단계는 상기 확공부에 고정된 상기 할암 장치의 하단 일 측을 빼내는 제 7-1 단계;, 상기 할암 장치를 상기 천공 홀에서 꺼내는 제 7-2 단계;인 것을 특징으로 한다.

추가적으로, 제 1항에 따른 공법에 이용되는 할암 장치는, 상기 천공 홀에 삽입될 수 있도록 형성된 케이스;, 상기 케이스의 내부에 수용되는 제 1 결합체와, 상기 제 1 결합체의 하단과 연결되어 유압으로 유동될 수 있도록 형성된 제 2 결합체로 이루어진 유압 실린더;, 상기 케이스의 상단에 형성되어 상기 케이스가 상기 제 1 결합체와 슬라이딩 방식으로 이동하며 상하로 유동될 수 있도록 하는 승강 핸들;을 포함하되, 상기 제 1 결합체의 하측 부위는, 상기 케이스에서 돌출된 상태에서 직경이 커지며 상기 확공부를 향하도록 테이퍼지게 돌출 형성된 가이드부를 포함하여, 상기 승강 핸들을 이용하여 케이스를 하방으로 유동시킬 때 상기 케이스의 하단 부위가 상기 가이드부를 따라 절곡되어 상기 확공부에 삽입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

추가적으로, 상기 유압 실린더와 상기 케이스가 맞닿는 면에는, 각각 서로 대응되는 나사산이 형성되어, 상기 승강 핸들을 돌림으로써 상기 케이스가 상기 나사산을 따라 승강되는 것을 특징으로 한다.

추가적으로, 상기 케이스의 하단에는 하단 둘레를 따라 일정 간격 이격된 상태에서 상측으로 함입 형성된 슬릿을 복수 개 추가로 포함하고, 상기 케이스의 양 슬릿 사이 부위에는 외측으로 돌출 형성된 돌기가 추가로 포함되어, 상기 케이스의 하단 부위가 상기 가이드부를 따라 절곡되어 상기 확공부에 삽입될 때 상기 돌기가 상기 확공부에 끼워질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 암반 파쇄 장치에 따르면,

1) 암반에 수평 방향의 균열이 발생하도록 하여 보다 효율적인 압력의 전달이 가능하고,

2) 암반 파편의 발생 수가 줄어들어 더욱 위생적이며,

3) 힘의 집중 효과로 보다 빠른 시간 내에 암반 파쇄 작업을 수행할 수 있음과 동시에,

4) 암반 파쇄 후 장치의 철거도 더욱 용이하다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선단 확공 장치의 실시예를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 할암 장치의 기본적인 구성을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 할암 장치의 실시예를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 암반 파쇄 장치을 이용한 암반 파쇄 공법의 개략적인 흐름을 나타낸 순서도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

본 발명에 따른 암반 파쇄 장치은, 암반 및 콘크리트의 파쇄 작업을 위한 것으로, 종래의 기술과 달리 암반에 수직 방향의 힘을 가함으로써 수평 방향의 균열이 발생할 수 있도록 하여 보다 안정적이고 용이하게 암반 및 콘크리트 층의 파쇄 작업이 진행될 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 선단 확공 장치(100)의 실시예를 도시한 단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 할암 장치(200)의 기본적인 구성을 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 할암 장치(200)의 실시예를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 보아 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 암반 파쇄 장치은 크게 선단 확공 장치(100)와 할암 장치(200)로 이루어져 있는바, 상기 암반 파쇄 장치을 이용한 파쇄 공법의 진행 단계에 따라 상기 구성들을 상세하게 설명하기로 한다.

개략적으로 상기 암반 파쇄 장치을 이용한 암반 파쇄 공법은, 통상의 천공 드릴을 이용하여 암반 표면에 복수 개의 천공 홀(10)을 형성하고, 상기 천공 홀(10)의 내부에 상기 선단 확공 장치(100)를 삽입한 후, 삽입 선단, 즉 천공 홀(10)의 바닥 측 일정 부위의 직경을 확장시킨 확공부(10a)를 형성하고, 상기 할암 장치(200)를 상기 천공 홀(10) 내에 삽입한 후 일정 부위를 상기 확공부(10a)에 삽입하여 고정한 후 상기 할암 장치(200)가 수직 방향의 유압 작동을 하도록 하여 상기 천공 홀(10)의 확공부(10a) 주변 부위에 압력을 가해 암반에 수평 방향의 균열이 생기도록 함으로써 암반을 할암하는 순서로 이루어진다.

도 4는 본 발명에 따른 암반 파쇄 장치을 이용한 암반 파쇄 공법의 개략적인 흐름을 나타낸 순서도이다.

하기에서는 도 4를 참조하여 단계 별로 나누어 상기 암반 파쇄 공법을 보다 상세하게 설명하고, 상기 각 단계에 이용되는 장치의 상세 구성도 함께 설명하기로 한다.

1. 암반에 천공 홀을 형성하는 단계

상기 암반 파쇄 장치을 이용한 암반의 파쇄 작업에는 기본적으로 파쇄하고자 하는 암반에 복수 개의 천공 홀(10)을 미리 형성하여야 하는바, 상기 천공 홀(10)은 유압 천공 드릴, 크롤러 드릴 등의 공지의 장치를 이용하여 암반의 표면에서 내부까지 형성된다.

상기 천공 홀(10)은 서로 일정 간격 이격된 상태에서 바람직하게는 각각 약 100mm의 직경과 약 0.6~1.5m의 깊이를 가지도록 복수 개 구비되는데, 상기 각 천공 홀(10) 간의 이격 거리나 천공 홀(10)의 직경 및 천공 홀(10)의 깊이 등은 암반의 강도 및 크기 등에 따라 결정되어야 할 것이다.

2. 천공 홀의 일 부위를 확공하는 단계

본 단계는 상기 천공 홀(10)의 바닥면(암반의 표면에서 가장 먼 부위)에서 약 40~60mm 상측으로 이격된 부위의 직경이 상기 천공 홀(10)의 직경보다 큰 직경을 가지도록 절삭하여 확공부(10a)를 형성하는 것이다. 즉, 상기 천공 홀(10)의 바닥면 측 일정 부위가 다른 부위보다 직경이 크도록 절삭되어 일정 부위의 둘레를 따라 띠와 같은 형태로 함입된 것이다.

상기 단계를 더욱 상세히 설명하기 위해, 도 1을 참고하여 상기 단계에 사용되는 선단 확공 장치(100)를 설명하면, 상기 선단 확공 장치(100)는 하우징(110)과 커팅부(130) 및 편심 이동부(140)가 포함되어 서로 유기적으로 작동되도록 구성되어 있다.

여기서, 상측은 암반의 표면 측을 뜻하고, 하측은 암반의 내부 측을 뜻하며 천공 홀(10)의 바닥면은 상기 천공 홀(10)의 암반 내부 측, 즉 하측 단을 의미한다. 또한 기타 방향 단어는 도면을 기준으로 한다.

상기 하우징(110)은 상기 천공 홀(10)에 삽입될 수 있도록 원통형으로 형성되어 상기 커팅부(130)와 편심 이동부(140)가 구비될 수 있도록 하는 케이스(210)의 역할을 하는 것이다. 이러한 하우징(110)은 후술할 커팅부(130)의 블레이드(134)가 노출될 수 있도록 천공 홀(10)에 삽입되는 선단(하단)에서 약 40~60mm 떨어진 부위의 둘레 일 측이 관통 형성된 관통공(111)이 구비되는 바, 상기 관통공(111)은 블레이드(134)가 노출될 수 있는 공간을 제공함으로써 블레이드(134)가 상기 천공 홀(10)의 내벽의 암석에 맞닿도록 하여 암석을 절삭할 수 있도록 하는 것이다. 상기 절삭 과정은 후술하기로 한다.

상기 하우징(110)의 상측 개구부에는 제 1,2 통공이 구비된 원판 형상의 지지 판(120)이 형성되어 상기 상측 개구부를 덮도록 하는데, 상기 지지 판(120)은 후술할 커팅부(130) 및 편심 이동부(140)가 고정될 수 있도록 하는 역할을 한다.

제 1 통공(121)은 상기 지지 판(120)의 중심 부위에서 관통되어 외측을 향해 소폭 연장된 것이고, 제 2 통공(122)은 상기 제 1 통공(121)이 구비된 부위의 연장 직선 상에서 상기 연장 방향의 대향 측 방향으로 일정 간격 이격된 부위에서 관통 형성된 것이다.

상기 제 1 통공(121)은 후술할 커팅부(130)의 제 1 축(131)이 상기 지지 판(120)의 중앙 부위에서 관통된 후 외측으로 소폭 이동될 수 있는 공간을 일정 수준 보장함으로써 상기 제 1 축(131)을 고정함과 동시에 이동 경로를 한정해주는 역할을 하고, 제 2 통공(122)은 후술할 편심 이동부(140)의 제 2 축(141)이 상기 지지 판(120)을 관통할 수 있도록 하는 매개의 역할을 한다. 특히, 상기 제 1 통공(121)이 상기 지지 판(120)의 중심 부위에서 관통되어 외측을 향해 연장되어 형성되는 이유는 상기 제 1 축(131)이 상기 제 1 통공(121)을 관통한 상태에서 편심 이동을 할 수 있도록 하기 위한 것으로, 이는 편심 이동부(140)와 함께 후술한다.

커팅부(130)는, 기본적으로 제 1 축(131)을 기준으로 하여 지지 판(120)과 블레이드(134), 제 1 돌출부(132), 회전 바(133) 및 전동 모터(135)를 포함하고 있는바, 상기 제 1 축(131)은 상기 커팅부(130)의 축을 이루는 것으로 상기 하우징(110)의 중심 부위를 따라 상기 하우징(110)의 내벽과 이격된 상태에서 길이 방향으로 연장되어 상기 하우징(110)의 상단 측에 구비된 지지 판(120)의 제 1 통공(121)을 관통하도록 배치된다.

상기 제 1 축(131)에는, 그 상단에 사용자가 파지한 상태에서 상기 하우징(110)과 함께 제 1 축(131)을 회전시킬 수 있도록 하는 회전 바(133)가 형성된다. 상기 회전 바(133)는 사용자가 손으로 파지한 상태에서 상기 제 1 축(131)을 포함한 하우징(100) 전체가 360˚ 회전될 수 있도록 힘을 전달시키는 역할을 한다.

또한, 상기 제 1 축(131)의 하측 부위 일 측 외주면에는 블레이드(134)가 형성되는바, 바람직하게는 상기 제 1 축(131)의 하단에서 상측으로 40~60mm 이격된 부위에 형성될 수 있으나 그 위치는 필요에 따라 변경 가능하며 특정한 지점에 국한되지 않음은 물론이다.

이러한 블레이드(134)는 상기 하우징(110)에 구비된 관통공(111)을 향하여 형성되도록 하여 후술할 편심 이동부(140)에 의해 상기 제 1 축(131)이 이동되었을 때, 상기 관통공(111)을 관통하여 천공 홀(10)의 바닥면 측 부위의 암반에 접촉되어 암반을 절삭할 수 있도록 한다.

상기 블레이드(134)는 암반을 절삭하는 기능을 하는 것이므로 일정 수준의 강도를 보장하는 재질로 이루어져야 할 것이며 내구성 및 절삭 기능을 강화하기 위해 복수 개로 구비되는 것도 가능하다.

상기 블레이드(134)가 암반을 절삭할 수 있도록 하기 위하여 상기 블레이드(134)를 진동시킬 수 있는 동력을 제공하는 전동 모터(135)가 구비되어야 하는데, 이러한 전동 모터(135)는 상기 제 1 축(131)의 상단에 구비되도록 하여 상기 제 1 축(131)을 매개로 상기 블레이드(134)를 진동시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

전동 모터(135)는 상기 블레이드(134)가 진동하도록 함으로써 블레이드(134)에 맞닿은 암반을 절삭할 수 있도록 하며, 상기 전동 모터(135)의 상세한 구성 및 작용은 공지의 기술이므로 그 설명을 생략한다.

상술한 구성으로 이루어지는 커팅부(130)의 간단한 작용을 설명하면, 상기 전동 모터(135)를 작동시킨 상태에서 상기 블레이드(134)가 상기 관통공(111)을 관통하여 천공 홀(10)의 내벽 일 측에 맞닿게 되면 상기 전동 모터(135)의 동력에 의해 상기 블레이드(134)가 진동함으로써 암벽이 절삭되게 되고, 상기 회전 바(133)를 파지하여 상기 제 1 축(131)을 회전시킴으로써 상기 블레이드(134)가 회전하며 상기 천공 홀(10)의 내벽 둘레를 절삭할 수 있게 되는 것이다.

그러나 상기 블레이드(134)는 상기 관통공(111)을 관통하여 외부로 노출된 상태에서는 상기 천공 홀(10)에 삽입될 수 없어 상기 관통공(111)의 내측에 위치한 상태에서 삽입되어야 하는바, 상기 하우징(110)의 내 측에 위치한 상태에서는 상기 블레이드(134)가 상기 암반과 접촉되지 않거나, 접촉되더라도 그 면적이 매우 협소하여 절삭 과정을 수행할 수 없으므로, 상기 블레이드(134)를 상기 암반과 완전히 접촉하게 함과 동시에 암반 내측으로 전진할 수 있도록 하기 위하여, 상기 커팅부(130)는 하우징(110)의 중심 부위에서 일정 수준 편심 이동하여야 할 필요가 있다. 따라서 본 발명에 따른 선단 확공 장치(100)에는 편심 이동부(140)가 구비된다.

편심 이동부(140)의 설명 전에, 상기 제 1 축(131)이 편심 이동부(140)와 상호적으로 작용하여 편심 이동을 함으로써 상기 블레이드(134)가 상기 관통공(111)을 관통하여 상기 천공 홀(10)의 내벽 일 측과 접촉할 수 있도록 하기 위하여, 상기 제 1 축(131)의 외주면 일 측에는 후술할 편심 이동부(140)의 제 2 돌출부(142)와 상호적으로 작용하는 제 1 돌출부(132)가 형성되는바, 상기 제 1 돌출부(132)는 도 1에 도시된 바와 같이 종단면이 직각삼각형 형상과 유사하게 이루어지되, 직삼각형의 빗변을 이루도록 경사지게 형성된 제 1 테이퍼부(132a)가 상기 편심 이동부(140)가 구비된 측을 향하도록 형성된다.

이 때 상기 제 1 돌출부(132)는 수직 세로변이 상기 제 1 축(131)의 외주면 일 측에 결합되고, 수직 가로변이 하측에 구비되도록 하여 상기 제 1 테이퍼부(132a)의 상측 단이 상기 세로변의 상단과 결합되고 상기 제 1 테이퍼부(132a)의 하측 단이 상기 가로변의 일 단과 결합되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 후술할 제 2 돌출부(142)에 의한 압력으로 상기 제 1 축(131)이 편심 이동하는 과정에 있어서, 제 2 돌출부(142)에서 가해지는 압력이 보다 강하도록 하기 위한 것이다.

상기 편심 이동부(140)는 기본적으로 제 2 축(141)이 구비되고, 상기 제 2 축(141)의 외주면 일 측에 구비되되 상기 제 1 돌출부(132)의 제 1 테이퍼부(132a)와 접촉되는 제 2 테이퍼부(142a)를 구비한 제 2 돌출부(142)와, 상기 제 2 돌출부(142)가 상기 제 1 돌출부(132)에 압력을 가하여 상기 제 1 축(131)이 편심 이동을 할 수 있도록 상기 제 2 돌출부(142)가 상하로 유동하는 것을 제어하는 편심 이동 레버(143)를 포함하여 이루어진다.

상기 제 2 축(141)은 상기 커팅부(130)에서와 같이 상기 원통형의 하우징(110)의 내주면에서 일정 간격 이격되어 길이 방향을 따라 형성되되, 상기 하우징(110)의 중심 부위에서 일정 간격 이격된 부위를 따라 연장된다. 상기 제 2 축(141)의 상단은 상기 지지 판(120)의 제 2 통공(122)을 관통하여 연결된다.

상기 제 2 돌출부(142)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제 2 축(141)의 외주면 일 측에서 상기 제 1 돌출부(132)가 형성된 측을 향하여 구비되되, 상기 제 1 돌출부(132)의 제 1 테이퍼부(132a)와 접촉되는 제 2 테이퍼부(142a)를 구비하여 종단면이 직각삼각형 형상이다. 즉, 수직 세로변이 상기 제 2 축(141)의 외주면 일 측에 결합되고, 수직 가로변이 상기 수직 세로변의 상단에서 연장되도록 하여 상기 수직 세로변과 수직 가로변을 잇되 상기 제 1 테이퍼부(132a)와 접촉될 수 있는 제 2 테이퍼부(142a)를 포함하여 형성된다. 이러한 상기 제 2 돌출부(142)는 상하로 유동되어 상기 제 1 돌출부(132)에 압력을 가함으로써 커팅부(130)를 편심 이동할 수 있도록 한다.

상기 제 2 축(141)의 상측 단, 즉 상기 천공 홀(10)에 삽입되었을 때 암반의 표면 측에 노출되는 단에는 편심 이동 레버(143)가 구비된다. 상기 편심 이동 레버(143)는 상기 제 2 축(141)이 상하로 유동될 수 있도록 함으로써 상기 제 2 돌출부(142)가 상기 제 1 돌출부(132)에 압력을 가하여 상기 제 1 축(131)이 편심 이동을 할 수 있도록 하는바, 상기 편심 이동 레버(143)를 파지하여 누르거나 돌림으로써 상기 제 2 축(141)이 상하로 유동될 수 있다.

상기 하우징(110)과 커팅부(130) 및 상기 편심 이동부(140)로 이루어진 선단 확공 장치(100)의 일실시예에 따라 본 단계를 세분화하면,

1) 천공 홀(10)에 상기 블레이드(134)를 포함한 선단 확공 장치(100)를 삽입하는 단계

2) 상기 블레이드(134)가 상기 천공 홀(10)의 내벽 일 측에 맞닿도록 편심 이동하는 단계

3) 상기 천공 홀(10)의 내벽 일 측에 홈을 형성하는 단계

4) 상기 블레이드(134)를 360˚ 회전시켜 상기 홈이 상기 천공 홀(10)의 내벽 둘레를 따라 연장되도록 하여 확공부(10a)를 형성하는 단계

5) 상기 선단 확공 장치(100)를 상기 천공 홀(10)에서 꺼내는 단계

로 설명할 수 있다.

이 때 2) 단계의 상세한 과정은, 상기 편심 이동 레버(143)를 이용하여 상기 제 2 축(141)이 하방으로 이동될 수 있도록 함으로써 상기 제 2 돌출부(142)가 상기 제 1 돌출부(132)를 압박하도록 하여 상기 제 1 축(131)이 편심 이동할 수 있도록 한다. 이로써 상기 블레이드(134)는 상기 하우징(110)의 관통공(111)을 관통하여 상기 천공 홀(10)의 내벽 일 측에 접촉하게 되고, 3) 단계에서 전동 모터(135)를 작동시켜 전동 모터(135)의 작용으로 상기 블레이드(134)가 상기 천공 홀(10)의 내벽 일 측을 절삭하도록 한다. 그 후 점차적으로 상기 블레이드(134)가 상기 천공 홀(10)의 내벽 일 측을 깊게 절삭하여 홈을 형성하도록 한다. 이 때 상기 홈의 깊이, 즉 상기 천공 홀(10)의 내벽 일 측 표면에서부터의 깊이는 후술할 할암 장치(200)의 일 부위와의 안정적인 결합을 위하여 3~5mm인 것이 바람직하다.

그 후, 4) 단계에서는 상기 전동 모터(135)가 작동하고 있는 상태에서 상기 회전 바(133)를 파지하고 하우징(100) 전체를 천천히 회전시킴으로써 상기 블레이드(134)가 상기 천공 홀(10)의 내벽 일 측에서 그 둘레를 따라 이동하며 상기 천공 홀(10)의 선단 둘레를 전체적으로 확공할 수 있도록 하는 것이다.

마지막으로 5) 단계에서는 다시 편심 이동 레버(143)를 이용하여 상기 편심 이동부(140)를 상측으로 유동시킴으로써 상기 블레이드(134)가 상기 하우징(110)의 내측으로 들어오게 한 후, 후술할 할암 단계를 위해 상기 선단 확공 장치(100)를 상기 천공 홀(10)에서 꺼낸다.

3. 할암하는 단계

본 단계는 상기 단계에 의해 형성된 확공부(10a)를 이용하여 암반 내부에 수직 방향의 힘을 가하여 암반의 수평 방향의 균열을 유도함으로써 암반을 파쇄하는 단계로, 종래 암반에 수평 방향의 힘을 가하여 파쇄하는 방법에 비해 암반에 전해지는 강도가 강해 보다 짧은 시간으로 암반을 용이하게 파쇄할 수 있다.

상기 할암 단계에는 할암 장치(200)가 이용되는바, 도 2내지 3을 참고하여 상기 할암 장치(200)를 설명하면, 할암 장치(200)는 케이스(210)와 유압 실린더(220)로 구성되어 있다.

상기 케이스(210)는 상기 하우징(110)과 같이 상기 천공 홀(10)에 삽입될 수 있도록 원통형으로 형성되어 상기 유압 실린더(220)를 수용할 수 있도록 하는 것이다.

상기 케이스(210)의 내부에는 유압 실린더(220)가 수용되는바, 상기 유압 실린더(220)는 상기 케이스(210)의 내부에 수용될 수 있을 정도의 직경을 가진 파이프 형상의 제 1 결합체(221)와, 상기 제 1 결합체(221)의 삽입 선단(하단)에 형성되어 유압에 의해 상하로 유동할 수 있도록 구성된 제 2 결합체(222)로 이루어진다. 이러한 유압 실린더(220)의 작동을 위해 유압 발생 장치가 구비되어야 할 것인바, 상기 유압 발생 장치는 상기 천공 홀(10)의 외부에 구비되어 상기 유압 실린더(220)와 연결됨으로써 그 기능을 수행할 수 있을 것이며, 유압 발생 장치는 공지의 기술이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 케이스(210)와 유압 실린더(220) 및 유압 발생 장치를 이용하여 상기 천공 홀(10)의 내부에 삽입된 상태에서 상기 천공 홀(10)의 바닥(하단)부위에 수직 방향의 압력을 가하도록 할 수 있으나, 이 때 상기 확공부(10a)에 상기 케이스(210)의 하단을 고정하여 암반에 보다 강한 압력이 전달되도록 할 수 있다.

이를 위해, 상기 케이스(210)는 일정 수준의 탄성 및 전성을 가지는 재질로 이루어져 상하로 유동될 수 있도록 형성되고, 상기 제 1 결합체(221)의 하단은 외측으로 테이퍼지게 돌출 형성된 가이드부(221a)를 포함하도록 하여, 상기 케이스(210)가 하방으로 유동하였을 경우 상기 제 1 결합체(221)의 하단에 형성된 가이드부(221a)의 형상을 따라 변형됨으로써 변형된 부위가 상기 확공부(10a)의 내측으로 삽입되어 고정될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이 때 상기 케이스(210)가 상기 유압 실린더(220)와 결합된 상태에서 하방으로 유동할 수 있도록 하기 위해서는, 상기 유압 실린더(220)와 상기 케이스(210)가 맞닿는 면, 즉 상기 유압 실린더(220)의 외주면 및 상기 케이스(210)의 내주면에 각각 서로 대응되는 나사산(250)을 형성하여 접촉 면적을 높임과 동시에 상기 케이스(210)의 승강 유동으로도 상기 유압 실린더(220)와 상기 케이스(210)의 결합력이 감소되지 않도록 구성할 수 있는바, 이 경우 상기 케이스(210)의 선단 일 측에는 사용자가 파지한 상태에서 회전시킴으로써 상기 케이스(210)가 상기 나사산을 따라 승강할 수 있도록 하는 동력을 제공하는 승간 핸들(230)을 구비하여 상기 승간 핸들(230)을 파지하고 돌림으로써 상기 케이스(210)가 승강할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 상기 케이스(210)의 상승 및 하강은 별도의 유압 제공 수단을 추가로 포함하도록 하여, 상기 유압 제공 수단의 유압으로써 가능토록 하는 것도 가능하며, 이는 공지의 기술이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

상기 구성으로 이루어진 할암 장치(200)의 일실시예를 따라 본 단계는,

1) 상기 천공 홀(10)에 케이스(210)와 유압 실린더(220)를 포함하는 상기 할암 장치(200)를 삽입하는 단계

2) 상기 할암 장치(200)의 하단 일 측을 상기 확공부(10a)에 고정시키는 단계

3) 상기 유압 실린더(220)를 작동시켜 암반의 내부에 수직 방향의 압력을 가하는 단계

4) 상기 확공부(10a)에 고정된 상기 할암 장치(200)의 하단 일 측을 빼낸 후 상기 할암 장치(200)를 상기 천공 홀(10)에서 꺼내는 단계

로 나누어질 수 있다.

더욱 상세히 상기 단계들을 설명하면, 상술한 바와 같이 상기 천공 홀(10)에 상기 할암 장치(200)를 삽입하고, 상기 2) 단계에서 상기 승간 핸들(230)을 파지하고 360˚ 돌리면 상기 케이스(210)와 상기 유압 실린더(220)에 구비된 나사산을 따라 상기 케이스(210)가 하강함과 동시에 상기 유압 실린더(220)의 가이드부(221a)를 따라 절곡되어 변형됨으로써 상기 확공부(10a)의 내부에 삽입되어 고정될 수 있게 된다. 그 후 3) 단계에서 상기 유압 발생 장치를 가동시켜 상기 유압 실린더(220)가 작동되면 상기 하우징(110)이 상기 확공부(10a)에 고정된 상태에서 상기 유압 실린더(220)로 인해 암반에 수직 방향으로 압력이 가해짐으로써 수평 방향의 균열이 발생하여 암반이 파쇄되는 것이다.

그 후, 상기 승간 핸들(230)을 이용하여 상기 케이스(210)를 상측으로 유동시키면 상기 가이드부(221a)에 의해 변형되었던 상기 케이스(210)의 하단이 다시 일부 파쇄되어 바닥 측 부위의 직경이 넓어진 천공 홀(10)과 상기 유압 실린더(220) 사이로 삽입되면서 보다 용이하게 상기 할암 장치(200)를 상기 천공 홀(10)의 내부에서 꺼낼 수 있게 된다.

추가적으로, 상기 할암 장치(200)를 이용하는 과정에 있어서 상기 케이스(210)의 하단이 보다 견고하게 상기 확공부(10a)의 내측에 고정될 수 있도록 하기 위하여, 상기 케이스의 하단에는, 하단 둘레를 따라 일정 간격 이격된 상태에서 상측으로 절삭 형성된 슬릿(211)을 복수 개 포함하도록 하여 상기 복수 개의 슬릿(211)으로 인해 나누어진 상기 케이스의 하단이 보다 용이하게 절곡될 수 있도록 할 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 슬릿(211) 사이의 부위, 즉 갈라지도록 형성된 케이스(210)의 하단 부위에는 외측(상기 천공 홀(10)에 삽입된 경우 상기 확공부(10a) 측)으로 돌출되어 돌출 끝단이 매우 뾰족하게, 마치 톱날과 같은 형상으로 형성된 돌기(212)가 추가로 포함되도록 하여, 상기 돌기(212)가 상기 확공부(10a) 내에 걸림식으로 삽입되도록 함으로써 상기 케이스(210)의 하단 부위가 상기 확공부(10a) 내에 삽입된 상태를 보다 안정적으로 유지할 수 있도록 하는 것이 가능하다.

이러한 상기 돌기(212)는 강도와 경도가 높은 텅스텐 합금의 일종인 초경합금으로 구성하는 것이 바람직한데, 상기 초경합금은 매우 단단하여 내구성 및 고정력이 좋다는 장점이 있을 뿐만 아니라, 파쇄하고자 하는 암반이 연암인 경우 상기 확공부(10a)를 형성하지 않은 상태에서도 상기 돌기(212)의 첨단부가 상기 천공 홀(10)의 선단 측벽에 고정되어 보다 용이하게 암반 파쇄가 가능하도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 암반 파쇄 장치 및 이를 이용한 암반 파쇄 공법에 의하면, 천공 홀(10)의 선단 부위를 확공하여 확공부(10a)를 구비하고 상기 확공부(10a)에 상기 할암 장치(200)의 일 부위를 고정한 후 유압 실린더(220)를 이용하여 수직 방향으로 압력을 가하여 암반이 수평 방향으로 균열이 발생할 수 있도록 함으로써 종래의 암반 파쇄 공법에 비해 더욱 집중적이고 효율적인 힘을 전달할 수 있음과 동시에 암반 파편이 많이 발생하지 않아 위생적이라는 장점이 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 암반 파쇄 장치의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 천공 홀 10a: 확공부
100: 선단 확공 장치 110: 하우징
111: 관통공 120: 지지 판
121: 제 1 통공 122: 제 2 통공
130: 커팅부 131: 제 1 축
132: 제 1 돌출부 132a: 제 1 테이퍼부
133: 회전 바 134: 블레이드
135: 전동 모터 140: 편심 이동부
141: 제 2 축 142: 제 2 돌출부
142a: 제 2 테이퍼부 143: 편심 이동 레버
200: 할암 장치 210: 케이스
211: 슬릿 212: 돌기
220: 유압 실린더 221: 제 1 결합체
221a: 가이드부 222: 제 2 결합체
230: 승강 핸들

Claims (6)

1. 암반 파쇄 장치로서,
   암반의 천공 홀에 삽입될 수 있도록 형성된 케이스;
   상기 케이스의 내부에 수용되는 제 1 결합체와, 상기 제 1 결합체의 하단과 연결되어 유압으로 유동될 수 있도록 형성된 제 2 결합체로 이루어진 유압 실린더;
   상기 케이스의 상단에 형성되어 상기 케이스가 상기 제 1 결합체와 슬라이딩 방식으로 이동하며 상하로 유동될 수 있도록 하는 승강 핸들;을 포함하되,
   상기 제 1 결합체의 하측 부위는,
   상기 케이스에서 돌출된 상태에서 직경이 커지면서, 선단 확공 장치에 의해 확공된 암반의 확공부를 향하도록 테이퍼지게 돌출 형성된 가이드부를 포함하여,
   상기 승강 핸들을 이용하여 케이스를 하방으로 유동시킬 때 상기 케이스의 하단 부위가 상기 가이드부를 따라 절곡되어 상기 확공부에 삽입될 수 있도록 하되,
   상기 유압 실린더와 상기 케이스가 맞닿는 면에는,
   각각 서로 대응되는 나사산이 형성되어,
   상기 승강 핸들을 돌림으로써 상기 케이스가 상기 나사산을 따라 승강되는 것을 특징으로 하는, 암반 파쇄 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 케이스의 하단에는,
   하단 둘레를 따라 일정 간격 이격된 상태에서 상측으로 함입 형성된 슬릿을 복수 개 추가로 포함하고,
   상기 케이스의 양 슬릿 사이 부위에는,
   외측으로 돌출 형성된 돌기가 추가로 포함되어,
   상기 케이스의 하단 부위가 상기 가이드부를 따라 절곡되어 상기 확공부에 삽입될 때 상기 돌기가 상기 확공부에 끼워질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는, 암반 파쇄 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

Images