KR101128046B1

KR101128046B1 - 비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법

Info

Publication number: KR101128046B1
Application number: KR1020090092101A
Authority: KR
Inventors: 양형식; 장형두; 김종관
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2012-03-29
Also published as: KR20110034715A

Abstract

본 발명은, 비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공(Contour hole)을 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법에 대해 개시한다. 본 발명에 의하면,발파시 암반의 균열영역을 제어하기 위해 굴착예정선을 따라 터널 내 복수의 장약공을 천공하되, 상기 복수의 장약공 중 터널의 심발공, 터널의 확대공 및 터널의 외곽공의 순서로 기폭되도록 기폭순서를 설정하는 단계; 상기 복수의 장약공 중 상기 터널의 외곽공에 제1 비전기식 뇌관을 삽입한 후, 적어도 하나 이상의 상기 제1 비전기식 뇌관을 제2 비전기식 뇌관에 접속하는 단계; 상기 제2 비전기식 뇌관을 적어도 하나 이상 포함하는 소정의 영역을 형성하는 단계; 및 상기 터널의 심발공 및 상기 터널의 확대공에 삽입된 별도의 비전기식 뇌관과 접속된 번치 커넥터(Bunch Connector)와 상기 소정의 영역 내 포함된 제2 비전기식 뇌관을 스타터(Starter)로 연결하여 기폭시키는 단계; 를 포함하고 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 터널 발파로 인한 진동 및 소음 저감의 효과가 있고, 터널의 여굴(Over Break) 및 미굴의 발생과 컷-오프(Cut-off) 현상을 방지하여 시공의 안정성 및 경제성이 높아지는 효과가 있다.

터널, 발파, 비전기식 뇌관, 외곽공, MS뇌관

Description

비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법{Tunnel blasting method of using non-electric detonator for dividing contour holes in multiple parts}

본 발명은, 비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공(Contour hole)을 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 터널의 외곽공에 비전기식 MS 뇌관(Milli-Second Delay Detonator)을 사용하고, 상기 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하며, 상기 구분된 다수의 영역을 비전기식 뇌관을 이용해 스타터(Starter)에 접속한 후, 발파함으로써 터널을 발파하는 터널 발파 방법에 관한 것이다.

일반적인 터널 발파 방법에 있어, 스무스 블라스팅(Smooth Blasting) 방식이 사용되고 있으며, 상기 스무스 블라스팅(Smooth Blasting) 방식은 규칙적인 측면을 가진 터널이 되도록 하고 암반의 손상을 제어하기 위한 것으로 널리 이용되고 있다. 이때, 상기 스무스 블라스팅(Smooth Blasting) 방식의 목적인 터널의 규칙적인 측면 확보 및 암반의 손상을 제어해 암반을 보호하는 데 있어서, 뇌관의 기폭시차에 따른 제발성이 가장 중요한 요소로 작용한다.

그러나, 터널의 외곽공에 주로 사용되고 있는 비전기식 LP 뇌관(Long-Period Delay Detonator)의 경우, 통상적으로 5% ~ 10%에 상당하는 오차를 가지고 있어, 뇌관의 기폭초시에 따른 제발성을 확보하기에는 미흡한 점이 많다.

이에 따라, 터널 발파 시 상기 비전기식 LP 뇌관의 낮은 시차 정밀도는 터널 발파로 인한 진동 및 소음의 증가원인이 된다. 그리고, 터널 발파 시 상기 비전기식 LP 뇌관의 낮은 시차 정밀도는, 여굴(Over Break) 및 미굴의 발생원인이 되고 있으며, 미굴에 대한 2차 발파 및 여굴에 대한 쇼크리트(Shotcrete) 시공으로 인해 공정시간의 증가 및 경제성 감소의 문제점이 발생한다. 또한, 터널 발파 시 상기 비전기식 LP 뇌관의 낮은 시차 정밀도는, 스무스 블라스팅(Smooth Blasting)을 위해 장약공 간 간격이 가까운 경우, 예를 들어 장약공 간 간격이 40cm~60cm 가량으로 가까운 경우에 있어 장약공이 기폭된 후 다음 장약공이 일부 절단됨에 따라 불발이 되는 컷-오프(Cut-off) 현상의 발생원인이 되기도 한다.

따라서, 본 발명은 상기 전술한 터널의 외곽공에 비전기식 LP 뇌관을 사용하여 터널을 발파하는 경우의 문제점을 해소하고자 하는 것이다.

본 발명의 목적은, 터널의 외곽공에 종래 사용되던 비전기식 LP 뇌관에 비해 시차 정밀도가 높은 비전기식 MS 뇌관을 사용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파함으로써, 뇌관의 기폭 시 제발성을 확보하여 터널의 규칙적인 측면 확보 및 암반의 손상을 제어해 암반을 보호해, 터널 발파 시 진동 및 소음의 증가를 방지하고, 여굴(Over Break) 및 미굴의 발생을 방지하고자 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 시차 정밀도가 높은 비전기식 MS 뇌관을 사용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파함으로써, 터널의 심발공 및 확대공 발파에 따른 컷-오프(Cut-off) 현상을 방지하고자 함에 있다.

본 발명에 따른 터널 발파 방법은, 발파시 암반의 균열영역을 제어하기 위해 굴착예정선을 따라 터널 내 복수의 장약공을 천공하되, 상기 복수의 장약공 중 터널의 심발공이 처음으로 기폭되고, 터널의 확대공이 다음으로 기폭되고, 터널의 외곽공이 마지막으로 기폭되도록 기폭순서를 설정하는 ⒜ 단계; 상기 복수의 장약공 중 상기 터널의 외곽공에 제1 비전기식 뇌관을 삽입한 후, 적어도 하나 이상의 상기 제1 비전기식 뇌관을 제2 비전기식 뇌관에 접속하는 ⒝ 단계; 상기 제2 비전기식 뇌관을 적어도 하나 이상 포함하는 소정의 영역을 형성하는 ⒞ 단계; 및 상기 터널의 심발공 및 상기 터널의 확대공에 삽입된 별도의 비전기식 뇌관과 접속된 번치 커넥터(Bunch Connector)와 상기 소정의 영역 내 포함된 상기 제2 비전기식 뇌 관을 스타터(Starter)로 연결하고, 상기 스타터(Starter)를 이용해 기폭시키는 ⒟ 단계; 를 포함한다.

이때, 상기 제1 비전기식 뇌관은, MS 뇌관(Milli-Second Delay Detonator)인 것을 특징으로 하며, 상기 터널의 외곽공 중 제1 외곽공에 삽입된 제1 비전기식 뇌관의 경우 기폭초시가 0ms이며, 제2 외곽공에 삽입된 제1 비전기식 뇌관의 경우 기폭초시가 0ms보다 큰 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 이때, 상기 제2 비전기식 뇌관은, 터널의 확대공에 삽입된 별도의 비전기식 뇌관이 상기 번치 커넥터(Bunch Connector)에 의해 마지막으로 기폭된 때로부터 소정의 시차를 두고 기폭되도록 하는 것을 특징으로 하며, 상기 소정의 시차는, 적어도 25ms 이상이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 터널의 외곽공에 시차 정밀도가 높은 비전기식 MS 뇌관을 사용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파함에 따라, 터널 발파로 인한 진동 및 소음 저감의 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 터널의 외곽공에 시차 정밀도가 높은 비전기식 MS 뇌관을 사용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파함에 따라, 터널의 여굴(Over Break) 및 미굴의 발생을 방지하여 터널 시공의 안정성 및 경제성이 높아지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 터널의 외곽공에 시차 정밀도가 높은 비전기식 MS 뇌관을 사용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파함에 따라, 터널의 외곽공 발파시 공과 공간의 충격파 간섭이 보다 정확해져 터널 발파 시 컷-오프(Cut-off) 현상을 방지하는 효과도 있다.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대해서는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음에 유의하여야 할 것이다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절한 용어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법에 대해 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법을 터널에 적용하기 위한 모식도이며, 도 2는 본 발명에 따른 비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법의 전체 구성도이다.

먼저, 터널 발파를 위해 굴착예정선을 따라 터널 내 복수의 장약공을 천공한 후, 상기 복수의 장약공 중 터널의 심발공(3)이 처음으로 기폭되고, 터널의 확대공(2)이 다음으로 기폭되고, 터널의 외곽공(1)이 마지막으로 기폭되도록 기폭순서를 설정한다.

다음으로, 상기 복수의 장약공 중 상기 터널의 외곽공(1)에 제1 비전기식 뇌관(10)을 삽입한 후, 상기 제1 비전기식 뇌관(10)을 적어도 하나 이상 제2 비전기식 뇌관(20)에 접속한다.

이때, 상기 제1 비전기식 뇌관(10)은, MS 뇌관인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제2 비전기식 뇌관(20)에는 터널의 굴착예정선에 따른 곡률반경을 고려하여 상기 터널의 외곽공(1)에 삽입된 제1 비전기식 뇌관(10)을 몇 개를 묶어서, 예를 들어 3개 또는 4개의 상기 터널의 외곽공(1)에 삽입된 상기 제1 비전기식 뇌관(10)이 상기 제2 비전기식 뇌관(20)에 접속되도록 함이 바람직하다.

상기 제1 비전기식 뇌관(10)을 상기 터널의 외곽공(1)에 삽입하는 것에 대해 도 3을 참조하여 좀 더 상세히 설명한다. 도 3은 상기 터널의 외곽공(1)에 상기 제1 비전기식 뇌관(10)을 삽입한 경우에 대한 상세도이다.

도 3의 경우, 터널 내 외곽공(1)이 총 39개인 경우에 대한 예시로, 터널 최상단에 존재하는 외곽공(1)에 기폭초시가 0ms인 MS 뇌관(ms0)을 삽입하며, 이후 터널 상단에서부터 터널 하부 방향으로 점차적으로 기폭초시가 큰 MS 뇌관(ms1 ~ ms19)을 삽입하도록 한다. 덧붙여, 현장 상황에 따라 상기 터널 내 외곽공(1)의 수가 증가하는 경우에 있어서, 같은 기폭초시를 가지는 MS뇌관을 더 삽입하여 대응하도록 한다.

또한 이때, 상기 제2 비전기식 뇌관(20)은, (주)고려NOBEL화약에서 시판중인 UNIDET 뇌관 또는 (주)한국화약에서 시판중인 하이넬DHD 뇌관을 사용하는 것이 바람직하다. 아래 표 1은 상기 UNIDET 뇌관의 성능에 대해 설명하는 표이다.

그리고, 상기 제2 비전기식 뇌관(20)을 터널 벽에 밀착되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 상기 제1 비전기식 뇌관(10)을 상기 제2 비전기식 뇌관(20)에 접속한 후, 터널의 심발공(3) 및 확대공(2) 발파에 따른 컷-오프(Cut-off) 현상을 미연에 방지하기 위함이다. 덧붙여, 상기 제2 비전기식 뇌관(20) 모두는 동일한 기폭초시를 가지며, 상기 터널의 확대공(2)에 삽입된 별도의 비전기식 뇌관의 기폭초시보다 큰 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 제2 비전기식 뇌관(20)을 적어도 하나 이상 포함하는 소정의 영역을 형성하도록 한다. 이때, 상기 소정의 영역은 상기 제2 비전기식 뇌관(20)을 적어도 하나 이상, 예를 들어 1개 또는 2개의 상기 제2 비전기식 뇌관(20)을 묶어 형성하도록 함이 바람직하다.

마지막으로, 상기 터널의 심발공(3) 및 상기 터널의 확대공(2)에 삽입된 별도의 비전기식 뇌관과 접속된 번치 커넥터(Bunch Connector)(30)와 상기 소정의 영역 내 포함된 제2 비전기식 뇌관(20)을 스타터(Starter)(40)로 연결하고, 상기 스타터(Starter)(40)를 이용해 기폭시킴으로써, 본 발명에 따른 비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공(1)으로 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법을 수행한다.

이때, 상기 제2 비전기식 뇌관(20)은, 터널의 확대공(2)에 삽입된 별도의 비전기식 뇌관이 상기 번치 커넥터(Bunch Connector)(30)에 의해 마지막으로 기폭된 때로부터 소정의 시차를 두고 기폭되도록 한다. 그리고, 상기 소정의 시차는 터널의 확대공(2)에 삽입된 별도의 비전기식 뇌관이 상기 번치 커넥터(Bunch Connector)(30)에 의해 마지막으로 기폭된 때로부터 25ms 이상인 것이 바람직하다.

이상으로, 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였으나, 본 발명은 상기 설명 및 도시대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니다. 아울러 본 발명의 기술적 사상의 범주를 일탈하지 않는 범위 내에서 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자는 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 모든 적절한 변경 및 수정이 가해진 발명 및 본 발명의 균등물에 속하는 발명들도 본 발명에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1의 경우 본 발명에 따른 비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법을 터널에 적용하기 위한 모식도이다.

도 2의 경우 본 발명에 따른 비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법의 전체 구성도이다.

도 3의 경우 본 발명에 따라 터널의 외곽공에 제1 비전기식 뇌관을 삽입한 경우에 대한 상세도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 외곽공

2: 확대공

3: 심발공

10: 제1 비전기식 뇌관

20: 제2 비전기식 뇌관

30: 번치 커넥터(Bunch Connector)

40: 스타터(Starter)

Claims

비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법에 있어서, 발파시 암반의 균열영역을 제어하기 위해 굴착예정선을 따라 터널 내 복수의 장약공을 천공하되,

⒜ 상기 복수의 장약공 중 터널의 심발공(3)이 처음으로 기폭되고, 터널의 확대공(2)이 다음으로 기폭되고, 터널의 외곽공(1)이 마지막으로 기폭되도록 기폭순서를 설정하는 단계;

⒝ 상기 복수의 장약공 중 상기 터널의 외곽공(1)에 MS뇌관(10)을 삽입한 후, 적어도 하나 이상의 상기 MS뇌관(10)을 비전기식연결뇌관(20)에 접속하는 단계;

⒞ 상기 비전기식연결뇌관(20)을 적어도 하나 이상 포함하는 소정의 영역을 형성하는 단계; 및

⒟ 상기 터널의 심발공(3) 및 상기 터널의 확대공(2)에 삽입된 별도의 비전기식 뇌관과 접속된 번치 커넥터(Bunch Connector)(30)와 상기 소정의 영역 내 포함된 상기 비전기식연결뇌관(20)을 스타터(Starter)(40)로 연결하고, 상기 스타터(Starter)(40)를 이용해 기폭시키는 단계;를 포함하되,

상기 (b) 단계는

상기 터널의 외곽공(1)에 MS뇌관(10) 삽입시, 제1외곽공에 삽입된 MS뇌관(10)과 제2외곽공에 삽입된 MS뇌관(10)이 서로 다른 기폭초시를 갖도록 설정하는 것을 특징으로 하는 비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법.
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제 1 항에 있어서,

상기 터널의 외곽공(1) 중 제1 외곽공에 삽입된 MS뇌관(10)의 경우 기폭초시가 0ms인 것을 특징으로 하는 비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (d)단계는,

상기 번치커넥터(Bunch Connector)(30)에 의해 터널의 확대공(2)에 삽입된 별도의 비전기식뇌관이 마지막으로 기폭된 때로부터 소정의 시차를 두고 상기 비전기식연결뇌관(20)이 기폭되도록 하는 것을 특징으로 하는 비전기식 뇌관을 이용해 터널의 외곽공을 다수의 영역으로 구분하여 발파하는 터널 발파 방법.
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