KR101183104B1 - 소음 및 비산 방지를 위한 물 채움에 의한 수직구 발파방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직구 발파굴착시 물을 이용하여 발파 소음과 파쇄 암석의 비산을 방지함으로서 도심 등에서도 발파 굴착 방식을 용이하게 적용할 수 있는 새로운 방식의 수직구 굴착 방법에 관한 것으로서, 지면으로부터 하부로 형성된 초기 수직구의 깊이를 증가시켜 최종 목적하는 수직구를 굴착하는 방법에 있어서 : 수직구의 바닥에 형성된 굴착면에 장약공을 형성하는 천공 단계 ; 상기 천공된 장약공에 폭약과 뇌관을 장전하는 장전 단계 ; 상기 장전 단계 후 상기 폭약과 뇌관이 장전된 장약공의 상부를 전색물로써 밀폐하는 전색 단계 ; 상기 전색 단계 후 발파 단계에서 발생되는 소음 및 비산 방지를 위하여 상기 수직구의 굴착면 상부에 물을 채우는 물 채움 단계 ; 상기 물 채움 단계 후 상기 장전된 뇌관을 기폭하여 상기 폭약을 폭발시켜 발파하는 발파 단계 ; 상기 발파 단계에서 파쇄된 암석과 상기 수직구에 채워진 물을 제거하는 제거 단계 ; 를 포함하여 이루어지되, 상기 천공 단계부터 상기 제거 단계까지를 수회 반복하면서 상기 수직구의 깊이를 반복적으로 증가시켜 최종 목적하는 수직구를 굴착하는 것을 특징으로 한다.

Description

소음 및 비산 방지를 위한 물 채움에 의한 수직구 발파방법{METHOD OF SHAFT BLASTING BY WATER FILLING FOR NOISE AND FLYROCK PREVENTION}

본 발명은 수직구 굴착시 발생되는 발파 소음 및 파쇄 암석의 비산을 차단하기 위하여 물 채움을 실시하는 수직구 발파방법에 관한 것이다.

수직구는 도로, 지하철, 철도 및 전력구 등을 목적으로 굴착 혹은 운용을 위해 건설된다.

건설교통분야의 경우, 선형 및 지형조건으로 인하여 장대 도로 및 철도 터널이 건설되고 있으며, 공사기간의 단축을 목적으로 하는 작업갱과 환기를 목적으로 하는 환기갱의 설계 및 시공이 증가하고 있다.

특히, 도심 전력망 및 통신망의 확대 요구를 반영하기 위해서 전력구와 통신구를 지하화한 터널이 증가하고 있으며, 주통신구의 건설을 위한 작업용 및 유지관리 용도의 수직구 건설도 더불어 증가하고 있다.

이와 같은 수직구 굴착을 위하여 경제성 및 시공성이 뛰어난 발파 굴착 공법을 이용한다.

그러나 발파 작업시 발생되는 발파 소음 및 파쇄 암석의 비산으로 인하여 일회 발파의 굴착 깊이가 소규모로 한정된다.

더욱이 도심에서 수직구를 굴착할 경우 주변 민원발생으로 인하여 발파 굴착 공법을 이용하기에 어려움이 많다.

따라서 도심에서는 주변 민원발생을 방지하기 위하여 수직구를 굴착할 때 발파 굴착 대신에 고가의 공사비가 요구되는 암반절개장비를 이용하여 기계 굴착을 수행하게 되는 것이 현실이다.

이와 같이 암반절개장비를 이용하는 기계 굴착의 경우 공사 기간이 막대하게 늘어나게 되어 경제성 및 시공성이 현저히 저하될 뿐만 아니라, 아울러 지속적인 기계 굴착으로 인한 소음(예컨대, 백호의 브레이커 작업)이 발생되어 주변 민원을 원천적으로 차단하는 것이 불가능하다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 발파공의 상부에 물을 채워 발파 소음과 파쇄 암석의 비산을 방지함으로서 도심 등에서도 발파 굴착 방식을 용이하게 적용할 수 있는 새로운 방식의 수직구 굴착 방법을 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 지면으로부터 하부로 형성된 초기 수직구의 깊이를 증가시켜 최종 목적하는 수직구를 굴착하는 방법에 있어서 : 수직구의 바닥에 형성된 굴착면에 장약공을 형성하는 천공 단계 ; 상기 천공된 장약공에 폭약과 뇌관을 장전하는 장전 단계 ; 상기 장전 단계 후 상기 폭약과 뇌관이 장전된 장약공의 상부를 전색물로써 밀폐하는 전색 단계 ; 상기 전색 단계 후 발파 단계에서 발생되는 소음 및 비산 방지를 위하여 상기 수직구의 굴착면 상부에 물을 채우는 물 채움 단계 ; 상기 물 채움 단계 후 상기 장전된 뇌관을 기폭하여 상기 폭약을 폭발시켜 발파하는 발파 단계 ; 상기 발파 단계에서 파쇄된 암석과 상기 수직구에 채워진 물을 제거하는 제거 단계 ; 를 포함하여 이루어지되, 상기 천공 단계부터 상기 제거 단계까지를 수회 반복하면서 상기 수직구의 깊이를 반복적으로 증가시켜 최종 목적하는 수직구를 굴착하는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 제거 단계는, 상기 수직구에 채워진 물을 배수하여 제거하는 배수 단계와, 상기 파쇄된 암석을 제거하는 암석 제거 단계로 구분될 수 있다.

상기에 있어서, 상기 물 채움 단계에서 채워지는 물의 높이는 상기 수직구의 굴착면으로부터 상부로 20cm ~ 500cm인 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 발파 단계 직전에 상기 수직구의 상부를 커버로서 덮는 커버 설치 단계와, 상기 발파 단계 이후에 상기 커버를 제거하는 커버 제거 단계가 더 포함되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명은, 물 채움에 의하여 형성되는 물의 수압에 의하여 발파시 발생되는 소음과 파쇄 암석의 비산을 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 폭약의 폭발 위력에 따라 채워지는 물의 양을 조절할 수 있다.

따라서 본 발명은 고가의 암반절개장비를 이용하지 않고, 도심 수직구에서 발파공법을 적용할 수 있어 경제성 및 시공성이 매우 우수하다.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 의한 방법을 순서대로 도시한 도면.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 방법을 순서대로 도시한 것이다.

이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 수직구 굴착 방법을 설명한다.

(1) 초기 수직구 형성 단계

먼저 도 1과 같이 지면으로부터 수직하게 하부로 형성된 초기 수직구를 형성한다.

이와 같이 지면으로부터 최초에 형성되는 초기 수직구(100)는 토사층 등의 무른 지반을 지나 지중의 암반층을 만날 때까지 수행된다.

통상 우리나라의 경우 지면으로부터 약 3M 이상에서 암반층이 존재하므로, 초기 수직구(100)는 약 3M 또는 그 이상의 깊이를 가지게 된다.

이와 같은 초기 수직구(100)는 후술하는 반복 발파에 의하여 그 깊이가 증가되므로, 발파 이전에 최초에 형성되는 공간을 초기 수직구(100)라 정의한다.

(2) 천공 단계, 장전 단계, 전색 단계

일반적으로 발파굴착공법은, 초기 수직구의 바닥에 형성된 굴착면에 장약공을 형성하는 천공 단계, 천공된 장약공에 폭약과 뇌관을 장전하는 장전 단계, 폭약과 뇌관이 장전된 장약공의 상부를 전색물로서 밀폐하는 전색 단계, 장전된 뇌관을 기폭하여 폭약을 폭발시켜 발파하는 발파 단계로서 하나의 발파 작업 싸이클을 이룬다.

또한 발파 공법은, 그 최초 자유면 형성 방법에 따라 크게 평행발파공법(Parallel Cut)과 경사발파공법(Angle Cut)으로 분류되며, 각각의 대표적인 공법으로는 번컷공법(Burn Cut)과 브이컷공법(V-Cut)이 있으며, 이 이외에 이를 응용한 다양한 공법들이 알려져 있다.

또한 각 발파공에 분산장약(Deck Charge)을 실시하여 분할발파가 시도되기도 한다.

따라서 발파 공법의 종류에 따라서 장약공의 형태는 달라질 수 있으며, 아울러 폭약, 뇌관, 전색물의 종류 및 배치 형태 또한 달라질 수 있다.

이와 같은 종래의 일반적인 발파 기술은 본 방법에 그대로 적용되며, 종래의 일반적인 발파 기술과 마찬가지로 천공 단계, 장전 단계, 전색 단계가 수행된다.

다만 본 방법은 전색 단계와 발파 단계 사이에 물 채움 단계가 추가된다.

도 2에서는 초기 수직구(100)의 굴착면에 형성된 장약공(110)을 개략 도시하였다.

(3) 물 채움 단계

전색 단계가 완료된 후 초기 수직구(100)에 물을 주입하여 도 3과 같이 초기 수직구(100)의 하부에 물(120)을 채우게 된다.

채워지는 물(120)의 높이는 초기 수직구(100)의 바닥에 형성된 굴착면으로부터 상부로 20cm~500cm 정도인 것이 바람직하다.

물(110)의 깊이는 장전된 폭발의 폭발 위력에 따라 결정되나, 소음 방지와 파쇄 암석의 비산 방지에 효과를 가지기 위하여는 적어도 깊이 20cm 이상을 가지는 것이 바람직하며, 또한 물의 깊이가 500cm 이상이 되면 일반적인 폭발의 위력을 감안할 때 채워지는 물의 사용량에 비하여 그 효과가 크게 증가되지 않는다.

이와 같이 채워진 물은 그 수압으로 인하여 발파 단계에서 발생되는 발파 소음을 현저히 감소시킬 뿐만 아니라 발파시 발생되는 파쇄 암석의 비산도 방지하게 된다.

아울러 초기 수직구(100)에 물을 채운 후 초기 수직구(100)의 상부를 커버(130)로서 덮는 것이 바람직하다. 커버(130)는 물의 비산 등을 방지하기 위한 보조적 역할을 한다.

(4) 발파 단계

상기와 같이 초기 수직구(100)의 하부에 물이 일정 깊이로 채워지면 장전된 뇌관을 기폭하여 폭약을 폭발시켜 발파하게 된다.

앞서 설명한 바와 마찬가지로 천공, 장전, 전색, 발파로 이루어는 발파 작업 싸이클은 종래의 발파 기술이 그대로 적용될 수 있다.

그러나 전색 단계와 발파 단계 사이에 물 채움 단계가 부가되므로, 본 발명의 발파 방식은 소음 및 비산 방지를 위하여 인위적으로 형성시킨 수중 발파라고 규정될 수 있다.

발파 단계가 완료되면, 초기 수직구(100)에는 도 4와 같이 물 채움 단계에서 채워진 물(120)과 발파에 의하여 파쇄된 암석이 남게 된다.

(5) 배수 및 암석 제거 단계

발파 단계에서 초기 수직구(100)에 남아있는 파쇄 암석과 물을 제거하면 초기 수직구(100)의 깊이는 도 5와 같이 증가된다.

또한 본 제거 단계는, 물을 펌프 등에 의하여 초기 수직구(100) 외부로 배수하는 배수 단계와, 파쇄 암석을 중장비에 의하여 초기 수직구(100) 외부로 제거하는 암석 제거 단계로 구분되어 제거 단계가 실시될 수 있다.

이때 발파 단계 이전에 설치된 커버(130)를 제거하는 커버 제거 단계가 더 시행될 수 있다.

(6) (2) 단계부터 (5) 단계까지의 반복

상기와 같이 (2) 단계부터 (5) 단계까지를 일회 시행하면 통상 초기 수직구(100)의 깊이를 약 1M~3M 정도 증가시킬 수 있다. 즉 일회 발파 싸이클에 의하여 수직구를 1M~3M 정도 굴착하는 것이 가능하다. 물론 발파 규모는 폭약의 위력에 따라 변경될 수 있다.
이후 깊이가 증가된 초기 수직구(100)에 대하여 (2) 단계부터 (5) 단계까지를 수회 반복하여 최종 목적하는 수직구를 굴착할 수 있게 된다.
물론 수직구의 깊이는 설계에 따라 변경될 수 있다.
물론 (5) 단계 이후에 행해지는 (2) 단계는 (5) 단계에서 물을 제거하였기 때문에 소음 및 비산 방지를 위한 물이 없는 상태에서 작업이 진행된다.

삭제

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본 발명은 상기와 같이 물 채움에 의하여 형성된 물의 수압에 의하여 발파시 발생되는 소음과 파쇄 암석의 비산을 방지할 수 있다.

따라서 본 발명은 도심지에서 발파 굴착 방식을 적용하여 수직구를 굴착함으로써 경제성 및 시공성을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은 폭약의 폭발 위력에 따라 채워지는 물의 양을 조절할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 수직구의 굴착을 위하여 이용될 수 있다.

100 : 초기 수직구 110 : 장약공
120 : 물 130 : 덮개

Claims (4)

1. 지면으로부터 하부로 형성된 초기 수직구의 깊이를 증가시켜 최종 목적하는 수직구를 굴착하는 방법에 있어서 :
   수직구의 바닥에 형성된 굴착면에 장약공을 형성하는 천공 단계 ;
   상기 천공된 장약공에 폭약과 뇌관을 장전하는 장전 단계 ;
   상기 장전 단계 후 상기 폭약과 뇌관이 장전된 장약공의 상부를 전색물로써 밀폐하는 전색 단계 ;
   상기 전색 단계 후 발파 단계에서 발생되는 소음 및 비산 방지를 위하여 상기 수직구의 굴착면 상부에 물을 채우는 물 채움 단계 ;
   상기 물 채움 단계 후 상기 장전된 뇌관을 기폭하여 상기 폭약을 폭발시켜 발파하는 발파 단계 ;
   상기 발파 단계에서 파쇄된 암석과 상기 수직구에 채워진 물을 제거하는 배수 및 암석 제거 단계 ;
   를 포함하여 이루어지되,
   상기 천공 단계부터 상기 배수 및 암석 제거 단계까지를 수회 반복하면서 상기 수직구의 깊이를 반복적으로 증가시켜 최종 목적하는 수직구를 굴착하며,
   상기 배수 및 암석 제거 단계 이후에 행해지는 상기 천공 단계, 상기 장전 단계, 상기 전색 단계는 상기 배수 및 암석 제거 단계에서 물을 제거하였기 때문에 소음 및 비산 방지를 위한 물이 없는 상태에서 작업을 진행하는 것
   을 특징으로 하는 소음 및 비산 방지를 위한 물 채움에 의한 수직구 발파방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 배수 및 암석 제거 단계는, 상기 수직구에 채워진 물을 배수하여 제거하는 배수 단계와, 상기 파쇄된 암석을 제거하는 암석 제거 단계로 구분되는 것을 특징으로 하는 소음 및 비산 방지를 위한 물 채움에 의한 수직구 발파방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 물 채움 단계에서 채워지는 물의 높이는 상기 수직구의 굴착면으로부터 상부로 20cm ~ 500cm인 것을 특징으로 하는 소음 및 비산 방지를 위한 물 채움에 의한 수직구 발파방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 발파 단계 직전에 상기 수직구의 상부를 커버로서 덮는 커버 설치 단계와, 상기 발파 단계 이후에 상기 커버를 제거하는 커버 제거 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 소음 및 비산 방지를 위한 물 채움에 의한 수직구 발파방법.
   

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