KR101212605B1 - 발파용 충전유닛 및 이를 이용한 발파방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발파에너지를 증폭시키면서도 발파에 따른 소음, 진동, 비산을 줄일 수 있도록 하는 발파용 충전유닛 및 이를 이용한 발파방법에 관한 것이다. 개시한 발파용 충전유닛은 폭약과 함께 장약공에 삽입되며 그 내부가 상대적으로 작은 일측의 금속수용부와 상대적으로 큰 타측의 액체수용부로 구획된 튜브와; 튜브의 금속수용부에 수용된 금속셀과; 튜브의 액체수용부에 채워진 완충액을 포함한다. 또 이를 이용한 발파방법은 발파영역에 장약공을 형성시키고, 내부 양측의 상호 구획된 영역에 금속셀과 완충액이 각각 수용된 충전유닛 및 이 충전유닛과 함께 장약공에 삽입할 폭약을 준비하고, 충전유닛의 금속셀 쪽 단부가 폭약에 인접하는 형태가 되도록 충전유닛과 폭약을 장약공에 장입하고, 장약공의 입구를 모래로 막아 폐쇄시킨 후 폭약을 기폭시키는 것이다.

Description

발파용 충전유닛 및 이를 이용한 발파방법{CHARGING UNIT FOR BLASTING AND BLASTING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 폭약과 함께 장약공에 충전함으로써 발파에너지를 증폭시키면서도 발파에 따른 소음이나 진동 등을 줄일 수 있는 발파용 충전유닛 및 이를 이용한 발파방법에 관한 것이다.

발파는 콘크리트구조물이나 암석을 폭파하여 제거하는 작업이다. 통상적으로 천공기 등을 이용하여 암반에 장약공을 형성한 후 여기에 폭약을 넣어 폭파시키는 방식이다.

하지만 발파작업은 큰 폭발소음과 진동을 수반하기 때문에 작업자의 청각손상이나 주변 구조물의 파손을 야기할 수 있었다. 또 파괴된 암석이 비산하여 주변 주택이나 농작물에 피해를 줄 수도 있었다.

이러한 문제를 해결하고자 한 것으로 대한민국 등록특허공보 10-329579호에는 ‘겔튜브를 이용한 암반 균열방법’이 소개된 바 있다. 이는 고점성 액체가 채워진 제1겔튜브를 암반에 형성된 구멍에 먼저 삽입시키고, 이어서 제1겔튜브에 밀착되도록 암반의 구멍에 뇌관을 가지는 폭약을 삽입시키고, 다시 폭약에 밀착되도록 고점성 액체가 채워진 제2겔튜브를 암반의 구멍에 삽입시킨 후 구멍의 입구를 모래로 막는 방법이다.

이 방법은 폭약이 폭파될 때 겔튜브 내의 고점성액체가 암반 구멍 내면을 밀면서 파쇄시키도록 한 것이다. 폭발압력이 구멍에 직접 전달되었던 종래의 방식에 비하여 소음과 진동을 줄이고 폭파에 따른 암석 등의 비산도 줄어들도록 한 것이다.

그러나 이러한 방식은 발파 소음이나 진동을 줄일 수 있었으나 액체가 진동이나 충격을 흡수하는 방식이기 때문에 발파에너지를 높이는데 한계가 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 발파에너지를 증폭시키면서도 발파에 따른 소음, 진동, 비산을 줄일 수 있도록 하는 발파용 충전유닛 및 이를 이용한 발파방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발파용 충전유닛은 폭약과 함께 장약공에 삽입되며 그 내부가 상대적으로 작은 일측의 금속수용부와 상대적으로 큰 타측의 액체수용부로 구획된 튜브와; 상기 튜브의 금속수용부에 수용된 금속셀과; 상기 튜브의 액체수용부에 채워진 완충액을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 금속셀은 철, 구리, 은, 마그네슘, 알루미늄, 니켈 중에서 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 튜브는 상기 금속수용부의 둘레가 다각면인 것으로 특징으로 한다.

상기 튜브는 상기 금속수용부로부터 상기 액체수용부 쪽으로 갈수록 그 외경이 점차 작아지는 형태인 것을 특징으로 한다.

상기 튜브는 상기 금속수용부로부터 상기 액체수용부 쪽으로 갈수록 그 외경이 점차 커지는 형태인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 충전유닛을 이용한 발파방법은 발파영역에 장약공을 형성시키고, 내부 양측의 상호 구획된 영역에 금속셀과 완충액이 각각 수용된 충전유닛 및 이 충전유닛과 함께 상기 장약공에 삽입할 폭약을 준비하고, 상기 충전유닛의 금속셀 쪽 단부가 상기 폭약에 인접하는 형태가 되도록 상기 충전유닛과 상기 폭약을 상기 장약공에 장입하고, 상기 장약공의 입구를 모래로 막아 폐쇄시킨 후 상기 폭약을 기폭시키는 것을 특징으로 한다.

상기 발파방법에서 상기 폭약은 안포와, 뇌관이 설치된 에멀전폭약을 포함하고, 상기 장약공에는 상기 충전유닛, 상기 안포, 상기 에멀전폭약을 순차적으로 장입하되, 상기 충전유닛의 금속셀 쪽이 상기 안포와 인접하도록 배치하는 것을 특징으로 한다.

상기 발파방법에서 상기 폭약은 안포와, 뇌관이 설치된 에멀전폭약을 포함하고, 상기 장약공에는 상기 안포, 상기 에멀전폭약, 상기 충전유닛을 순차적으로 장입하되, 상기 충전유닛의 금속셀 쪽이 상기 에멀전폭약과 인접하도록 배치하는 것을 특징으로 한다.

상기 장약공에는 상기 폭약, 상기 충전유닛, 상기 폭약, 상기 충전유닛 순으로 장입하되, 상기 충전유닛의 금속셀 쪽이 상기 폭약과 인접하도록 배치하는 것을 특징으로 한다.

상기 장약공에는 상기 충전유닛 두개를 먼저 장입하고 이어서 상기 폭약 2개를 연이어 장입하되, 상기 충전유닛은 상기 장약공 내에서 금속셀 쪽이 완충액 쪽보다 상기 폭약에 근접하도록 배치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 충전유닛을 이용하여 발파를 수행하면, 폭약과 함께 충전유닛의 금속셀이 폭발하므로 발파에너지가 증폭되는 효과가 있다. 또 발파에너지가 완충액을 통하여 장약공 내면에 전해지므로 발파에 따른 소음과 진동을 줄이고 암석 등의 비산을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또 본 발명의 충전유닛은 금속셀부분과 완충액부분이 하나의 튜브 내에 구획되도록 수용되어 일체의 제품으로 구성되기 때문에 이를 발파현장에서 사용하기 용이한 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발파용 충전유닛의 단면도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 발파용 충전유닛의 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 발파용 충전유닛을 장약공에 설치한 상태를 나타낸 것이다.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 발파용 충전유닛의 다른 실시 예들을 각각 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 충전유닛을 폭약과 함께 장약공 내에 장입한 상태의 단면도로, 각기 다른 실시 예를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 발파용 충전유닛의 단면도이고, 도 2는 사시도이다. 충전유닛(10)은 암반 등에 형성한 장약공에 폭약과 함께 장입하는 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 그 내부가 구획벽(12)에 의해 상대적으로 작은 일측의 금속수용부(13)와 상대적으로 큰 타측의 액체수용부(14)로 구획된 튜브(11), 튜브(11)의 금속수용부(13)에 수용된 금속셀(16), 그리고 튜브(11)의 액체수용부(14)에 수용된 물 등의 완충액(17)을 구비한다.

튜브(11)는 물과 같은 완충액(17)을 수용할 수 있도록 방수가 가능한 수지재질로 마련될 수 있고, 그 일단에는 도 1에 도시한 바와 같이 액체수용부(14)로 완충액(17)을 주입할 수 있도록 주입노즐(15)이나 개폐 가능한 마개(미도시)가 마련될 수 있다. 또 도면에 나타내지는 않았지만, 튜브는 이에 한정되지 않고 종이관의 내부에 구획벽을 설치하여 액체수용부와 금속수용부를 구분한 후 액체수용부 내에 비닐 등의 액체주머니를 수용시키는 형태일 수도 있다.

완충액(17)은 물 외에도 기름이나 물엿 등의 점성을 가진 액체가 이용될 수 있다. 이러한 완충액(17)은 장약공 내에서 폭약이 폭발할 때 발파에너지를 장약공 내면으로 전달하는 기능을 하면서 소음과 진동을 저감시킬 뿐 아니라 돌가루나 암석의 비산을 줄여준다.

금속수용부(13)에 수용되는 금속셀(16)은 철, 구리, 은, 마그네슘, 알루미늄, 니켈 중에서 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어지고, 다수의 알갱이 형태 또는 단일블록의 형태로 마련될 수 있다. 이러한 금속셀(16)은 폭약이 폭발할 때 장약공 내에서 여러 방향으로 비산하면서 암반에 충격을 준다. 또 폭발과 함께 화학반응을 동반하여 폭발력을 증대시킴으로써 발파에너지가 커지도록 한다.

이러한 충전유닛(10)은 도 1 및 도 2a에 나타낸 바와 같이, 금속셀(16)과 완충액이 튜브 내에 수용된 하나의 제품이고, 폭약과 함께 장약공에 장입하기 용이한 막대형태이다.

충전유닛(10)의 튜브(11)는 도 2a에 도시한 바와 같이, 외면이 다각면으로 이루어질 수 있다. 이처럼 튜브(11)의 외면이 다각면이면, 도 2b에 도시한 바와 같이, 충전유닛(10)을 장약공(100)에 장입할 경우 금속셀(16)의 외측이 장약공(100) 내면과 이격된 상태를 유지함으로써 노이만효과에 의해 금속셀(16)의 폭발력이 대부분 금속셀(16) 둘레방향의 장약공(100) 내면에 작용하여 암반의 파쇄효과를 높일 수 있다.

도 3은 충전유닛(10‘)의 다른 형태로 튜브(11’)가 금속수용부(13‘)로부터 액체수용부(14’) 쪽으로 갈수록 외경이 점차 작아지는 형태이다. 이러한 형태도 충전유닛(10‘)을 장약공(100)에 장입할 경우 금속셀(16’)의 둘레가 장약공(100) 내면과 이격을 유지함으로써 노이만효과에 의해 금속셀(16‘)의 폭발력이 장약공(100)의 내면 쪽을 향하도록 할 수 있다. 한편 도면에 나타내지는 않았지만, 이와 반대되는 형태로 튜브가 금속수용부로부터 상기 액체수용부 쪽으로 갈수록 그 외경이 점차 커지는 형태일 수도 있다.

도 4는 충전유닛(10“)의 또 다른 형태로, 튜브(11”)가 원통형으로 이루어지고, 금속셀(16“)이 내장된 위치의 튜브(11”)의 외면에 발파에너지를 반경방향으로 유도하기 위한 복수의 발파유도홈(18)이 형성된 것이다. 이는 충전유닛(10“)을 장약공에 장입할 때 발파유도홈(18)이 공간을 형성하여 폭파를 금속셀(16”)의 반경방향으로 유도함으로서 금속셀(16“)의 폭발력의 대부분이 금속셀 둘레의 장약공 내면 쪽에 작용하도록 한 것이다.

아래에서는 이러한 충전유닛을 이용한 발파방법에 관하여 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 충전유닛(10)을 폭약과 함께 장약공(100)에 장착한 상태를 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이, 발파를 위해서는 먼저 천공기 등을 이용하여 암반에 길이가 긴 장약공(100)을 형성시킨다. 장약공(100)을 형성시킨 후에는 장약공(100)의 가장 내측(가장 아래 쪽)에 충전유닛(10)을 장입하고, 그 위에 폭약(20,30)을 장입한 후 장약공(100)의 입구 쪽에 모래(40)를 채워 완전히 입구를 폐쇄시킨다. 폭약으로는 충전유닛(10) 바로 위에 안포(20, ANFO)를 설치하고, 그 위에 다시 뇌관(31)이 설치된 에멀전폭약(30)을 설치한다. 즉 장약공(100) 내에 충전유닛(10), 안포(20), 에멀전폭약(30)을 순차적으로 장입한 후 장약공(100) 입구를 모래(40)로 폐쇄시킨다. 또 충전유닛(10)을 설치할 때는 충전유닛(10)의 금속셀(16) 쪽이 안포(20)와 인접하도록 배치한다.

이처럼 장약공(100)에 폭약들(20,30)과 충전유닛(10)을 충전한 상태에서 뇌관(31)에 전류를 인가하면, 에얼전폭약(30)에 이어 안포(20)가 폭발한다. 그리고 이러한 폭발에 의해 충전유닛(10)의 금속셀(16)도 폭발하여 비산함으로써 장약공(100) 내면에는 큰 발파에너지가 작용하여 암반이 파쇄된다. 또 발파가 이루어질 때는 충전유닛(10)의 완충액(17)에 폭발력이 작용하고, 완충액(17)이 장약공(100) 내면을 가압하여 암반을 균열시킨다. 따라서 폭발에 따른 소음과 진동이 저감되고, 파쇄된 암석이나 돌가루의 비산이 최소화된다.

도 6은 장약공(100) 내에 폭약들(20,30)과 충전유닛(10)을 다른 방식으로 장입한 것이다. 이는 장약공(100) 하측으로부터 상측으로 안포(20), 에얼전폭약(30), 충전유닛(10)을 순차적으로 장입하고, 장약공(100) 입구에 모래(40)를 채워 폐쇄한 것이다. 충전유닛(10)은 금속셀(16) 쪽이 에멀전폭약(30)에 인접하여 배치될 수 있도록 금속셀(16) 쪽을 장약공(100)으로 먼저 진입시킨다. 에멀전폭약(30)이 폭발할 때 충전유닛(10)의 금속셀(16)이 폭발할 수 있도록 한 것이다.

이 경우도 에멀전폭약(03)과 함께 충전유닛(10)의 금속셀(16)이 폭발하므로 발파에너지가 증폭될 수 있다. 반면 발파에너지가 완충액(17)을 통하여 장약공(100) 내면에 전해지므로 발파에 따른 소음과 진동을 줄이고, 암석 등의 비산을 줄일 수 있다.

도 7과 도 8도 각기 다른 방식으로 장약공(100) 내부에 폭약과 충전유닛을 채운 경우이다.

도 7은 장약공(100) 하측으로부터 상측으로 에멀전폭약(30), 충전유닛(10), 에멀전폭약(30), 충전유닛(10) 순으로 장입하고 장약공(100) 입구를 모래(40)로 패쇄한 것이다. 물론 이 경우도 장입되는 충전유닛들(10)은 금속셀(16) 쪽이 에멀전폭약(30)과 인접하도록 장입한다.

도 8은 장약공(100) 하측으로부터 충전유닛(10)을 두개를 먼저 장입하고 이어서 에멀전폭약(30) 2개를 연이어 장입한 후, 장약공(100) 입구를 모래(40)로 폐쇄한 경우다. 이때도 충전유닛들(10)은 금속셀(16)이 에멀전폭약(30)과 인접하는 상부에 위치하도록 한다.

한편 도 5 내지 도 8은 장약공(100)이 수직으로 형성된 상태에서 그 내부에 폭약들(20,30)과 충전유닛(10)을 장입하는 경우만을 예시하였으나 본 발명의 적용이 이에 한정되는 것은 아니다. 터널을 굴착하는 경우처럼 장약공을 수평으로 형성하는 경우에도 이와 동일한 방식으로 폭약과 충전유닛을 장입하여 발파함으로써 동일한 효과를 발휘하도록 할 수 있다.

10: 충전유닛, 11: 튜브,
12: 구획벽, 16: 금속셀,
17: 완충액, 20: 안포,
30: 에멀전폭약, 31: 뇌관,
100: 장약공.

Claims (10)

1. 폭약과 함께 장약공에 삽입되며 그 내부가 상대적으로 작은 일측의 금속수용부와 상대적으로 큰 타측의 액체수용부로 구획된 튜브와;
   상기 튜브의 금속수용부에 수용된 금속셀과;
   상기 튜브의 액체수용부에 채워진 완충액을 포함하고,
   상기 튜브는 상기 금속수용부의 둘레가 다각면인 것으로 특징으로 하는 발파용 충전유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 금속셀은 철, 구리, 은, 마그네슘, 알루미늄, 니켈 중에서 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발파용 충전유닛.
3. 삭제
4. 폭약과 함께 장약공에 삽입되며 그 내부가 상대적으로 작은 일측의 금속수용부와 상대적으로 큰 타측의 액체수용부로 구획된 튜브와;
   상기 튜브의 금속수용부에 수용된 금속셀과;
   상기 튜브의 액체수용부에 채워진 완충액을 포함하고,
   상기 튜브는 상기 금속수용부로부터 상기 액체수용부 쪽으로 갈수록 그 외경이 점차 작아지는 형태인 것을 특징으로 하는 발파용 충전유닛.
5. 폭약과 함께 장약공에 삽입되며 그 내부가 상대적으로 작은 일측의 금속수용부와 상대적으로 큰 타측의 액체수용부로 구획된 튜브와;
   상기 튜브의 금속수용부에 수용된 금속셀과;
   상기 튜브의 액체수용부에 채워진 완충액을 포함하고,
   상기 튜브는 상기 금속수용부로부터 상기 액체수용부 쪽으로 갈수록 그 외경이 점차 커지는 형태인 것을 특징으로 하는 발파용 충전유닛.
6. 발파영역에 장약공을 형성시키고,
   내부 양측의 상호 구획된 영역에 금속셀과 완충액이 각각 수용된 충전유닛 및 이 충전유닛과 함께 상기 장약공에 삽입할 폭약을 준비하고,
   상기 충전유닛의 금속셀 쪽 단부가 상기 폭약에 인접하는 형태가 되도록 상기 충전유닛과 상기 폭약을 상기 장약공에 장입하고,
   상기 장약공의 입구를 모래로 막아 폐쇄시킨 후 상기 폭약을 기폭시키되,
   상기 폭약은 안포와, 뇌관이 설치된 에멀전폭약을 포함하고,
   상기 장약공에는 상기 충전유닛, 상기 안포, 상기 에멀전폭약을 순차적으로 장입하되, 상기 충전유닛의 금속셀 쪽이 상기 안포와 인접하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 발파방법.
   
   
7. 삭제
8. 발파영역에 장약공을 형성시키고,
   내부 양측의 상호 구획된 영역에 금속셀과 완충액이 각각 수용된 충전유닛 및 이 충전유닛과 함께 상기 장약공에 삽입할 폭약을 준비하고,
   상기 충전유닛의 금속셀 쪽 단부가 상기 폭약에 인접하는 형태가 되도록 상기 충전유닛과 상기 폭약을 상기 장약공에 장입하고,
   상기 장약공의 입구를 모래로 막아 폐쇄시킨 후 상기 폭약을 기폭시키되,
   상기 폭약은 안포와, 뇌관이 설치된 에멀전폭약을 포함하고,
   상기 장약공에는 상기 안포, 상기 에멀전폭약, 상기 충전유닛을 순차적으로 장입하되, 상기 충전유닛의 금속셀 쪽이 상기 에멀전폭약과 인접하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 발파방법.
9. 발파영역에 장약공을 형성시키고,
   내부 양측의 상호 구획된 영역에 금속셀과 완충액이 각각 수용된 충전유닛 및 이 충전유닛과 함께 상기 장약공에 삽입할 폭약을 준비하고,
   상기 충전유닛의 금속셀 쪽 단부가 상기 폭약에 인접하는 형태가 되도록 상기 충전유닛과 상기 폭약을 상기 장약공에 장입하고,
   상기 장약공의 입구를 모래로 막아 폐쇄시킨 후 상기 폭약을 기폭시키며,
   상기 장약공에는 상기 폭약, 상기 충전유닛, 상기 폭약, 상기 충전유닛 순으로 장입하되, 상기 충전유닛의 금속셀 쪽이 상기 폭약과 인접하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 발파방법.
10. 발파영역에 장약공을 형성시키고,
    내부 양측의 상호 구획된 영역에 금속셀과 완충액이 각각 수용된 충전유닛 및 이 충전유닛과 함께 상기 장약공에 삽입할 폭약을 준비하고,
    상기 충전유닛의 금속셀 쪽 단부가 상기 폭약에 인접하는 형태가 되도록 상기 충전유닛과 상기 폭약을 상기 장약공에 장입하고,
    상기 장약공의 입구를 모래로 막아 폐쇄시킨 후 상기 폭약을 기폭시키며,
    상기 장약공에는 상기 충전유닛 두개를 먼저 장입하고 이어서 상기 폭약 2개를 연이어 장입하되, 상기 충전유닛은 상기 장약공 내에서 금속셀 쪽이 완충액 쪽보다 상기 폭약에 근접하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 발파방법.
    
    

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