KR101529700B1 - 시추장치 및 시추방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 시추장치는 시추기에 결합되어 회전을 통해 지반을 천공하는 시추장치로서, 상기 시추기에 연결되어 길이방향을 따라 연장되고 동력을 전달받아 회전되는 로드, 상기 로드에 결합되어 상기 로드와 함께 회전되고, 하측에 천공을 위한 비트가 형성되며, 내측에 시추코어가 수용될 수 있는 저장공간이 형성되는 코어튜브, 상기 코어튜브의 상측에 설치되어 상기 지반의 천공 시 상기 코어튜브의 외측으로 배출되어 부유된 슬라임이 저장되는 슬라임 수집탱크, 그리고 일측에서 압축공기를 공급받아 타측으로 상기 압축공기를 배출시키되, 내부에 압력차를 발생시켜 상기 슬라임 수집탱크에 수집된 상기 슬라임을 흡입하여 상기 압축공기와 함께 외부로 배출시키는 슬라임 제거수단을 포함하고, 상기 코어튜브는 이중 관 구조로 형성되어 내측에 상기 로드를 통해 외부로부터 물을 공급받아 상기 물을 고압으로 분사하여 상기 지반의 천공 시 발생되는 상기 슬라임을 상기 코어튜브의 외측으로 배출시키는 분사노즐을 구비하는 제 1관 및 상기 제 1관의 내측에 배치되어 내부에 상기 저장공간이 형성되는 제 2관을 포함한다.

Description

시추장치 및 시추방법{BORING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 시추 작업 시 발생되는 슬라임을 실시간으로 제거하여 연속적으로 시추 작업이 가능한 시추장치 및 시추방법에 관한 것이다.

일반적으로 시추작업은 시추방식에 따라 변위식, 수세식, 충격식, 회전식, 오거식 등으로 구분될 수 있다.

상기한 각 시추방식을 살펴보면, 변위식 시추방식은 선단을 폐쇄한 샘플러를 동적 혹은 정적으로 관입하고, 관입 후 시료의 채취 시에 선단을 개방하는 단순 관입 구조방식으로, 공벽이 붕괴되지 않는 점성토 및 사질토 등에 적용되고, 수세식 시추방식은 경량비트의 회전과 함께 시추수를 분사하여 굴진하는 방식으로, 매우 연약한 점토 및 세립, 중립의 사질토 등에 적용된다.

또한, 충격식 시추방식은 중량비트를 낙하하여 지반을 파쇄하는 방식으로, 토사 및 균열이 심한 암반 등에 적용되고, 회전식 시추방식은 비트를 회전시켜 지반을 분쇄하여 코어 채취가 가능한 굴진방식으로, 토사 및 암반 등 거의 모든 지층에 적용된다. 이때 회전에 의한 비트 선단의 마찰력 증가와 시추공 내의 슬라임을 부유시키기 위해 지표에서 시추공 내로 굴진수를 강제로 주입해야 한다.

마지막으로, 오거식 시추방식은 오거를 회전하면서 지중에 압입하여 굴진하는 방식으로, 공벽붕괴가 없는 지반, 연약하지 않은 점성토 및 점착성을 가지는 토사 등에 적용된다.

이처럼 시추 작업은 대상 지반에 따라 시추방식의 선택 기준이 다르게 적용될 수 있는데, 일반적으로 육지에서 수행되는 시추작업은 장비의 선단에 해머를 구비하고 상기 해머를 이용하여 지반에 충격을 가하면서 굴진하는 충격식 시추방식이 적용되고 있다.

그러나, 제주도와 같이 다공질 화산암과 송이 등의 화산쇄설층으로 이루어진 지형에서는 상기한 충격 방식의 시추와는 달리, 장비를 회전시켜 회전력을 이용하여 지반을 굴진하는 회전식 시추방식이 적용된다.

상세하게는, 제주도와 같은 지형에서 적용되는 회전식 시추장치는 관의 선단부에 지표와 마찰되는 비트를 구비하고, 내부에는 시추 시 발생되는 슬라임을 외부로 배출시키기 위하여 물을 분사하는 노즐을 구비하고 있다. 또한, 회전식 시추장치의 상부에는 외부로 배출되어 부유된 슬라임을 수집하는 탱크가 구비된다.

그러나, 상기한 회전식 시추장치는 대구경 관을 이용하여 굴진작업이 진행되어 작업속도가 느리고, 조직이 치밀한 제주도의 화산암반에 적용이 어려워 별도의 유압장치를 구비하여 함께 작업을 수행하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기한 회전식 시추장치는 탱크 내부에 저장되는 슬라임을 배출하기 위하여 주기적으로 장비를 지상으로 인양하여야 하기 때문에 작업이 연속적으로 이루어지지 않아 실제 굴착 시간이 단축되고, 내부에 구비된 노즐로부터 분사되는 물의 압력이 낮아 슬라임의 배출이 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 작업이 연속적으로 진행되지 않아 작업효율이 저하됨과 동시에, 고가의 장비가 고장나거나 성능이 저하되는 문제점과 굴진수의 지속적인 공급에 따른 인력과 급수 차량의 유지관리에 문제점이 있었다.

등록특허공보 제 10-0511342호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 시추작업 시 발생되는 슬라임을 고압의 물을 분사하여 슬라임 탱크에 담고, 이와 함께 탱크 내부에 저장된 슬라임을 제거하기 위하여 장비를 지상으로 인양시키지 않고, 유압장비를 통해 탱크 내부로 저장되는 슬라임을 실시간으로 제거하여 연속적으로 시추 작업을 수행하고 시추공 내의 용수(지하수)를 굴진수로 재활용할 수 있는 시추장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 시추장치는 시추기에 결합되어 회전을 통해 지반을 천공하는 시추장치로서, 상기 시추기에 연결되어 길이방향을 따라 연장되고 동력을 전달받아 회전되는 로드, 상기 로드에 결합되어 상기 로드와 함께 회전되고, 하측에 천공을 위한 비트가 형성되며, 내측에 시추코어가 수용될 수 있는 저장공간이 형성되는 코어튜브, 상기 코어튜브의 상측에 설치되어 상기 지반의 천공 시 상기 코어튜브의 외측으로 배출되어 부유된 슬라임이 저장되는 슬라임 수집탱크, 그리고 일측에서 압축공기를 공급받아 타측으로 상기 압축공기를 배출시키되, 내부에 압력차를 발생시켜 상기 슬라임 수집탱크에 수집된 상기 슬라임을 흡입하여 상기 압축공기와 함께 외부로 배출시키는 슬라임 제거수단을 포함하고, 상기 코어튜브는 이중 관 구조로 형성되어 내측에 상기 로드를 통해 외부로부터 물을 공급받아 상기 물을 고압으로 분사하여 상기 지반의 천공 시 발생되는 상기 슬라임을 상기 코어튜브의 외측으로 배출시키는 분사노즐을 구비하는 제 1관 및 상기 제 1관의 내측에 배치되어 내부에 상기 저장공간이 형성되는 제 2관을 포함한다.

상기 코어튜브의 외주면에는 둘레를 따라 외측으로 돌출된 리밍부재가 형성될 수 있다.

상기 슬라임 제거수단은 상기 압축공기가 유입되는 유입관, 상기 압축공기 및 상기 슬라임이 배출되는 배출관, 그리고 내측에 주(主)유로가 형성되어 일측은 상기 배출관과 연결되고 타측은 개방되어 상기 슬라임이 유입되는 몸체부 및 상기 몸체부로부터 외측으로 돌출되어 상기 유입관과 연결되고 상기 압축공기를 상기 몸체부 측으로 분사하는 분사부를 포함하는 연결관을 포함할 수 있다.

상기 주유로는 중앙부의 단면적이 좁아지는 벤추리형으로 형성되고, 상기 분사부는 내측에 상기 유입관과 상기 주유로를 연통하는 보조유로가 형성되며, 상기 보조유로의 단부에는 상기 배출관 측으로 절곡되어 상기 보조유로를 통해 유입되는 상기 압축공기를 분사하는 분사부재가 설치될 수 있다.

상기 분사노즐에 물을 공급하는 급수장치 및 상기 슬라임 제거수단에 상기 압축공기를 공급하는 압축기를 더 포함할 수 있다.

상기 슬라임 수집탱크는 상기 코어튜브로부터 미리 설정된 길이만큼 이격되어 상기 로드에 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 시추장치는 시추기에 결합되어 회전을 통해 지반을 천공하는 시추장치로서, 상기 시추기에 연결되어 길이방향을 따라 연장되고 동력을 전달받아 회전되는 로드, 상기 로드에 결합되어 하측에 천공을 위한 비트를 구비하고, 내측에 상기 로드를 통해 외부로부터 물을 공급받아 상기 물을 고압으로 분사하여 상기 지반의 천공 시 발생되는 슬라임을 작업공간의 외측으로 배출시키는 분사노즐을 구비하며, 상측에 상기 작업공간의 외측으로 배출되어 부유된 상기 슬라임이 저장되는 저장공간이 형성되는 슬라임 수집탱크, 그리고 일측에서 압축공기를 공급받아 타측으로 상기 압축공기를 배출시키되, 내부에 압력차를 발생시켜 상기 슬라임 수집탱크에 수집된 상기 슬라임을 흡입하여 상기 압축공기와 함께 외부로 배출시키는 슬라임 제거수단을 포함한다.

상기 비트는 시추 시 내부에 시추코어를 저장하지 않고, 회전을 통해 지반을 마모시켜 천공하는 트리콘비트일 수 있다.

상기 유입관과 상기 배출관은 상기 로드와 함께 회전하도록 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 시추장치는 상기 로드가 회전 가능하게 삽입되며 외부 구조물에 고정되는 제1 연결판, 그리고 상기 제1 연결판과 마주하며 상기 로드와 일체로 회전하도록 상기 로드에 연결되는 제2 연결판을 포함하는 연결부를 더 포함할 수 있고, 상기 유입관과 상이 배출관은 상기 제2 연결판과 함께 회전하도록 상기 제2 연결판에 설치될 수 있으며, 상기 제1 연결판의 바닥에는 상기 제2 연결판의 회전에 대응하여 상기 유입관 및 상기 배출관과 연통되는 상태를 유지하는 제1 및 제2 환형 관이 각각 형성될 수 있고, 상기 압축공기는 상기 제1 환형 관에 연결된 유입 통로를 통해 유입되고 상기 압축공기 및 상기 슬라임은 상기 제2 환형 관에 연결된 통로를 배출 통로를 통해 배출될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 지반을 천공하는 시추 방법은, 외부 동력을 전달받아 회전하는 로드를 이용하여 지반을 천공하는 단계, 압축공기를 이용하여 천공 과정에서 발생하는 용수와 섞여 있는 슬라임을 외부로 배출하는 단계, 그리고 상기 배출된 굴진수와 슬라임을 정화하여 얻어지는 정화수를 상기 로드를 통해 공급하여 굴진수로 재활용하는 단계를 포함한다.

본 발명의 한 실시예에 의하면, 코어튜브를 직경의 크기가 다른 이중 관 구조로 형성함으로써, 시추 속도를 증가시킴과 동시에, 암반의 절단이 용이할 수 있다. 또한, 슬라임 제거수단을 통하여 시추장치를 지상으로 인양하지 않고 슬라임 수집탱크 내부의 슬라임을 실시간으로 제거함으로써, 시추코어를 배출하기 전까지 작업의 연속성을 유지하여 전체 작업효율을 상승시킬 수 있다. 또한 슬라임 배출 시 토출된 용수를 굴진 작업에 필요한 굴진수로 재이용함으로써, 급수 추진 등 불필요한 공정을 없애 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 내부에 시추코어를 저장하지 않고, 회전을 통해 지반을 마모시켜 천공하는 트리콘 비트 및 내부에 압력차를 발생시켜 슬라임을 흡입하고, 이를 외부로 압송하여 슬라임 수집탱크의 저장공간에 저장된 슬라임을 실시간으로 제거할 수 있는 슬라임 제거수단을 구비함으로써, 연속적으로 작업을 수행하여 작업 효율을 극대화할 수 있음은 물론, 작업 시간을 단축시킬 수 있다. 또한 슬라임 배출 시 토출된 용수를 굴진 작업에 필요한 굴진수로 재이용함으로써, 급수 추진 등 불필요한 공정을 없애 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 시추장치가 적용된 시추시설을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 시추장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 시추장치의 코어튜브를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 시추장치의 슬라임 제거수단을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시추장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 시추장치가 적용된 시추시설을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 시추장치를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 시추장치의 코어튜브를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 시추장치의 슬라임 제거수단을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 시추장치(100)(이하 ‘시추장치(100)’라 함)는 시추기(200)에 결합되어 회전을 통해 지반을 천공하는 시추장치(100)로서, 로드(10)를 포함한다.

먼저, 본 시추장치(100)의 로드(10)는 시추기(200)에 연결되어 길이방향을 따라 연장되는 중공의 관으로, 시추기(200)로부터 동력을 전달받아 회전되고, 중공된 내부 관로를 따라 외부로부터 물을 공급받아 후술할 분사노즐(211)에 물을 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 예시적으로, 본 시추장치(100)는 로드(10)와 연결되어 분사노즐(211)에 물을 공급하는 급수장치(300)를 더 포함할 수 있다.

또한, 로드(10)는 미리 설정된 길이로 제작되고, 양 단부에 나사산 등과 같은 체결수단을 형성하여 예정된 굴착 깊이만큼 체결을 통해 복수로 연장되는 체결식 구조를 가질 수 있다.

다음으로, 본 시추장치(100)는 코어튜브(20)를 포함한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 코어튜브(20)는 로드(10)에 결합되어 로드(10)와 함께 회전되고, 하측에 천공을 위한 비트(25)가 형성되며, 내측에 시추코어가 수용될 수 있는 저장공간(231)이 형성된다.

더 자세하게는, 코어튜브(20)는 로드(10)의 어느 한 부위에 체결되어 선택적으로 결합 또는 분리될 수 있는 구조로 형성될 수 있으며, 하측에 구비된 비트(25)는 재질에 따라 메탈 비트, 메탈크라운 비트 및 다이아몬드 비트 등으로 분류되고, 비트(25)의 선단에는 다양한 소재로 형성된 팁이 부착될 수 있다.

예시적으로, 메탈 비트의 메탈은 텅스텐 카바이드합금으로 표면을 처리하거나 초경합금메탈을 심으며, 다이아몬드 비트는 공업용 다이아몬드 입자를 표면에 심은 표면형 비트와 다이아몬드분말 및 금속분말을 혼합하여 소결한 혼합형 비트로 구분될 수 있다.

또한, 본 시추장치(100)의 코어튜브(20)는 이중 관 구조로 형성된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 시추장치(100)의 코어튜브(20)는 외측 및 내측에 복수의 관이 중첩되어 배치된 이중 관 구조로 형성되어 내측에 로드(10)를 통해 외부로부터 물을 공급받고, 공급받은 물을 천공작업이 수행되는 위치를 향하여 고압으로 분사하여 지반의 천공 시 발생되는 슬라임(S)을 코어튜브(20)의 외측으로 배출시키는 분사노즐(211)을 구비하는 제 1관(21), 그리고 제 1관(21)의 내측에 배치되어 내부에 시추코어가 수용될 수 있는 저장공간(231)이 형성되는 제 2관(23)을 포함한다.

즉, 본 시추장치(100)의 코어튜브(20)는 선단부에 이중 구조의 비트(25)를 형성함으로써, 단일 구조에 비하여 천공 작업의 효율을 상승시킬 수 있다.

이때, 본 시추장치(100)의 코어튜브(20)는 이중 관 구조로 형성되되, 제 1관(21) 및 제 2관(23) 사이에는 오차를 위한 일정 간격이 유지될 수 있다.

예시적으로, 본 시추장치(100)의 제 1관(21) 및 제 2관(23)은 직경의 비율이 5:4의 크기로 형성될 수 있다. 즉, 외측에 배치된 제 1관(21)의 직경이 250mm로 형성될 경우, 내측에 배치된 제 2관(23)의 직경은 200mm로 형성될 수 있다.

따라서, 본 시추장치(100)의 코어튜브(20)는 제 1관(21) 및 제 2관(23)의 간섭을 방지함과 동시에, 이중으로 지반을 천공하는 효과를 가질 수 있다.

또한, 코어튜브(20)의 외주면에는 둘레를 따라 외측으로 돌출된 리밍부재(20a)가 형성될 수 있다.

더 자세하게는, 비트(25)가 형성된 제 1관(21)의 외주면에는 비트(25)가 회전을 통해 지반을 마모시켜 굴진하는 동안, 천공된 시추구멍을 확대 및 지지하기 위한 복수의 리밍부재(20a)가 형성될 수 있다.

예시적으로, 리밍부재(20a)는 비트(25)와 동일한 소재로 형성되어 외측으로 돌출된 형상을 가지는 것을 기본으로 하나, 리밍부재(20a)의 소재 및 형상은 이에 한정되지 않고, 사용상 필요에 따라 다른 소재 및 형태로 적용될 수 있다.

본 시추장치(100)는 슬라임 수집탱크(30)를 포함한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 시추장치(100)의 슬라임 수집탱크(30)는 코어튜브(20)의 상측에 설치되어 상부가 개방된 관형으로, 지반의 천공 시 분사노즐(211)로부터 분사된 고압의 물을 통하여 코어튜브(20)의 외측으로 배출되어 부유된 슬라임(S)이 내부로 저장된다.

예시적으로, 본 시추장치(100)의 슬라임 수집탱크(30)는 상기한 코어튜브(20)와 같이 로드(10)의 어느 한 부위에 체결되어 선택적으로 결합 또는 분리될 수 있는 구조로 형성될 수 있다.

즉, 슬라임 수집탱크(30)는 코어튜브(20)로부터 미리 설정된 길이만큼 이격되어 로드(10)에 설치될 수 있다.

더 자세하게는, 슬라임 수집탱크(30)는 로드(10) 상에 설치되되, 도 2의 (a)와 같이 코어튜브(20)의 상측에 코어튜브(20)와 연결된 상태로 설치될 수 있고, 이와는 다르게 도 2의 (b)와 같이 코어튜브(20)로부터 일정 거리 이격된 로드(10)의 어느 한 위치에 설치될 수 있다.

따라서, 본 시추장치(100)는 미리 설정된 시추 조건에 따라 코어튜브(20)와 슬라임 수집탱크(30)를 적정 길이만큼 이격시켜 회당 시추심도를 증가시킬 수 있다.

다음으로, 본 시추장치(100)는 슬라임 제거수단(40)을 포함한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 슬라임 제거수단(40)은 외부에서 슬라임 수집탱크(30)의 내부를 지나, 다시 외부로 연장되는 관형의 부재로, 일측에서 압축공기를 공급받아 타측으로 압축공기를 배출시키되, 내부에 압력차를 발생시켜 슬라임 수집탱크(30)에 수집된 슬라임을 흡입하여 압축공기와 함께 외부로 배출시킨다.

즉, 슬라임 제거수단(40)은 외부로부터 압축공기를 공급받아 슬라임 수집탱크(30) 내부를 지나되, 이때 압축공기의 이동을 통해 압력차를 발생시켜 슬라임 수집탱크(30) 내부에 저장된 슬라임을 압축공기와 함께 외부로 배출시킬 수 있는 구조로 형성될 수 있다.

예시적으로, 슬라임 제거수단(40)은 외부에서 슬라임 수집탱크(30) 내부를 지나 다시 외부로 연장되는 ‘U’형상의 관으로 형성될 수 있고, 본 시추장치(100)는 슬라임 제거수단(40)에 압축공기를 공급하는 압축기(400)를 더 포함할 수 있다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 슬라임 제거수단(40)은 압축기(400)와 연결되어 압축공기가 유입되는 유입관(41), 압축공기(A) 및 슬라임(S)이 배출되는 배출관(43), 그리고 유입관(41)과 배출관(43)을 연결하는 연결관(45)을 포함할 수 있다.

유입관(41)와 배출관(43)은 로드(10)와 함께 회전하도록 설치될 수 있다. 도면을 참조하면, 서로 마주하게 배치되는 제1 연결판(810)과 제2 연결판(830)이 구비되고, 제1 연결판(810)은 연결부재(820)를 통해 외부 구조물에 고정되고 제2 연결판(830)의 로드(10)에 고정되어 로드(10)와 함께 회전하도록 설치된다. 로드(10)는 제1 연결판(810)에 회전 가능하게 삽입되어 이를 통과하도록 설치된다. 그리고 유입관(41)과 배출관(43)은 제2 연결판(830)과 함께 회전하도록 제2 연결판(830)에 설치된다.

이때, 회전하는 유입관(41)과 배출관(43)이 고정되어 있는 제1 연결판(810)의 내부 통로를 통해서 외부로 연결되어야 한다. 이를 위해 제1 연결판(810)의 내부에는 제1 환형 관(811) 및 제2 환형 관(813)이 각각 형성되고, 제1 환형 관(811)의 유입 통로(812)를 통해서 외부로 연결되고 제2 환형 관(813)은 배출 통로(814)를 통해서 외부로 연결된다. 제1 환형 관(811)은 유입관(41)와 연통되고 제2 환형 관(813)은 배출관(43)과 연통되며, 제1 및 제2 환형 관(811, 813)이 원 형태를 가지기 때문에 유입관(41)과 배출관(43)이 회전하는 경우에도 양자가 연통되는 상태를 유지할 수 있다.

압축기(400)로부터 유입관(41)으로 압축공기가 유입되고, 용수와 혼합된 슬라임이 배출관(43)을 통해서 정화조(300)로 배출된다. 정화조(300)에서 정화되어 얻어지는 정화수가 연결관(310)을 통해서 급수탱크(500)로 공급된다. 급수탱크(500)로 보내진 정화수는 굴진 작업을 위한 굴진수로 재사용된다.

로드(10)의 상단부는 로드 구동부(700)에 연결되어 구동력을 전달 받으며, 로드(10)는 연결관(710)을 통해서 급수탱크(500)에 연결된다. 급수탱크(500)는 물탱크차(600)로부터 물을 공급받을 수 있다.

이때, 슬라임 제거수단(40)의 연결관(45)은 압축공기(A)가 관 내부를 지날 때, 내부에 압력차가 발생될 수 있는 구조로 형성될 수 있다.

더 자세하게는, 연결관(45)은 내측에 주유로(451a)가 형성되어 일측은 배출관(43)과 연결되고, 타측은 개방되어 슬라임(S)이 유입되는 몸체부(451), 그리고 몸체부(451)로부터 외측으로 돌출되어 유입관(41)과 연결되고, 압축공기(A)를 몸체부(451) 측으로 분사하는 분사부(453)를 포함할 수 있다. 이때, 주유로(451a)는 중앙부의 단면적이 좁아지는 벤추리형으로 형성되고, 분사부(453)는 내측에 유입관(41)과 주유로(451a)를 연통하는 보조유로(453a)가 형성되며, 보조유로(453a)의 단부에는 배출관(43) 측으로 절곡되어 보조유로(453a)를 통해 유입되는 압축공기(A)를 분사하는 분사부재(455)가 설치될 수 있다.

즉, 압축기(400)로부터 유입관(41)으로 압축공기(A)가 전달되면, 압축공기(A)는 유입관(41)과 연결된 연결관(45)의 분사부(453) 내측에 형성된 보조유로(453a)를 통해 몸체부(451) 측으로 이동된다. 이때, 몸체부(451) 측으로 이동된 압축공기(A)는 보조유로(453a)의 단부에 결합된 분사부재(455)를 통해 고압으로 분사된다. 따라서, 벤추리형으로 형성된 주유로(451a)에 고압의 압축공기(A)가 분사됨으로써, 분사부재(455)의 하측에 형성된 공간, 즉 분사부재(455)와 슬라임(S)이 유입될 수 있는 몸체부(451)의 개방된 입구 사이의 공간에는 베르누이의 법칙에 의하여 압력이 낮아지게 되고, 이에 따라 강한 흡입력이 형성되어 슬라임 수집탱크(30) 바닥에 적층된 슬라임(S)을 흡입하여 배출관(43) 측으로 이송시켜 압축공기(A)와 시추공 내의 용수(지하수)를 함께 외부로 배출시킨다.

따라서, 본 시추장치(100)는 슬라임 제거수단(40)을 통하여 내부에 압력차를 발생시켜 슬라임(S)을 흡입하고, 이를 외부로 압송하여 슬라임 수집탱크(30)에 저장된 슬라임(S)을 실시간으로 제거하여, 슬라임(S)을 제거하기 위하여 슬라임 수집탱크(30)를 지상으로 인양하지 않고, 연속적으로 작업을 수행하며 시추공 내의 용수를 굴진수로 재이용함으로써 작업 효율을 극대화할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시추장치(100)에 대하여 설명한다.

참고로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시추장치(100)를 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 시추장치(100)를 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하기로 하고, 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시추장치(100)를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시추장치(100)는 시추기(200)에 결합되어 회전을 통해 지반을 천공하는 시추장치(100)로서, 시추기(200)에 연결되어 길이방향을 따라 연장되고, 동력을 전달받아 회전되는 로드(10)를 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시추장치(100)는 슬라임 수집탱크(30)를 포함한다.

슬라임 수집탱크(30)는 로드(10)에 결합되어 하측에 천공을 위한 비트(25)를 구비하고, 내측에 로드(10)를 통해 외부로부터 물을 공급받아 물을 고압으로 분사하여 지반의 천공 시 발생되는 슬라임을 작업공간의 외측으로 배출시키는 분사노즐(211)을 구비하며, 상측에 작업공간의 외측으로 배출되어 부유된 슬라임이 저장되는 저장공간(231)이 형성된다.

즉, 슬라임 수집탱크(30)는 일체형의 관 형상으로 형성되어, 하측에는 비트(25) 및 분사노즐(211)이 구비되고, 상측에는 상부가 개방되어 지반의 천공 시 분사노즐(211)로부터 분사된 고압의 물을 통하여 슬라임 수집탱크(30)의 외측으로 배출되어 부유된 슬라임이 저장되는 저장공간(231)이 형성된다.

이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시추장치(100)의 슬라임 수집탱크(30)에 구비되는 비트(25)는 내부에 시추코어를 저장하지 않고, 회전을 통해 지반을 마모시켜 천공하는 트리콘비트(25)일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시추장치(100)는 일측에서 압축공기를 공급받아 타측으로 압축공기를 배출시키되, 내부에 압력차를 발생시켜 슬라임 수집탱크(30)에 수집된 슬라임을 흡입하여 압축공기와 함께 외부로 배출시키는 슬라임 제거수단(40)을 포함한다.

이처럼 본 발명에 의하면, 코어튜브(20)를 직경의 크기가 다른 이중 관 구조로 형성함으로써, 시추 속도를 증가시킴과 동시에, 암반의 절단이 용이할 수 있다. 또한, 슬라임 제거수단(40)을 통하여 시추장치(100)를 지상으로 인양하지 않고 슬라임 수집탱크(30) 내부의 슬라임을 실시간으로 제거함으로써, 시추코어를 배출하기 전까지 작업의 연속성을 유지하여 전체 작업효율을 상승시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 내부에 시추코어를 저장하지 않고, 회전을 통해 지반을 마모시켜 천공하는 트리콘 비트(25) 및 내부에 압력차를 발생시켜 슬라임을 흡입하고, 이를 외부로 압송하여 슬라임 수집탱크(30)의 저장공간(231)에 저장된 슬라임을 실시간으로 제거할 수 있는 슬라임 제거수단(40)을 구비함으로써, 연속적으로 작업을 수행하여 작업 효율을 극대화할 수 있음은 물론, 작업 시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 지반을 천공하는 시추 방법은 상기한 시추장치를 이용하여 수행될 수 있다. 시추 방법은, 외부 동력을 전달받아 회전하는 로드를 이용하여 지반을 천공하는 단계, 압축공기를 이용하여 천공 과정에서 발생하는 용수와 섞여 있는 슬라임을 외부로 배출하는 단계, 그리고 상기 배출된 굴진수와 슬라임을 정화하여 얻어지는 정화수를 상기 로드를 통해 공급하여 굴진수로 재활용하는 단계를 포함한다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100. 시추장치
10. 로드
20. 코어튜브 20a. 리밍부재
21. 제 1관 211. 분사노즐
23. 제 2관 231. 저장공간
25. 비트 27. 트리콘비트
30. 슬라임 수집탱크
40. 슬라임 제거수단
41. 유입관 43. 배출관
45. 연결관
451. 몸체부 451a. 주유로
453. 분사부 453a. 보조유로
455. 분사부재
200. 시추기 300. 급수장치
400. 압축기
A. 압축공기 S. 슬라임

Claims (11)

1. 시추기에 결합되어 회전을 통해 지반을 천공하는 시추장치로서,
   상기 시추기에 연결되어 길이방향을 따라 연장되고 동력을 전달받아 회전되는 로드,
   상기 로드에 결합되어 상기 로드와 함께 회전되고, 하측에 천공을 위한 비트가 형성되며, 내측에 시추코어가 수용될 수 있는 저장공간이 형성되는 코어튜브,
   상기 코어튜브의 상측에 설치되어 상기 지반의 천공 시 상기 코어튜브의 외측으로 배출되어 부유된 슬라임이 저장되는 슬라임 수집탱크, 그리고
   일측에서 압축공기를 공급받아 타측으로 상기 압축공기를 배출시키되, 내부에 압력차를 발생시켜 상기 슬라임 수집탱크에 수집된 상기 슬라임을 흡입하여 상기 압축공기와 함께 외부로 배출시키는 슬라임 제거수단을 포함하고,
   상기 코어튜브는 이중 관 구조로 형성되어 내측에 상기 로드를 통해 외부로부터 물을 공급받아 상기 물을 고압으로 분사하여 상기 지반의 천공 시 발생되는 상기 슬라임을 상기 코어튜브의 외측으로 배출시키는 분사노즐을 구비하는 제 1관 및 상기 제 1관의 내측에 배치되어 내부에 상기 저장공간이 형성되는 제 2관을 포함하고,
   상기 슬라임 제거수단은
   상기 압축공기가 유입되는 유입관,
   상기 압축공기 및 상기 슬라임이 배출되는 배출관, 그리고
   내측에 주(主)유로가 형성되어 일측은 상기 배출관과 연결되고 타측은 개방되어 상기 슬라임이 유입되는 몸체부 및 상기 몸체부로부터 외측으로 돌출되어 상기 유입관과 연결되고 상기 압축공기를 상기 몸체부 측으로 분사하는 분사부를 포함하는 연결관을 포함하며,
   상기 주유로는 중앙부의 단면적이 좁아지는 벤추리형으로 형성되고,
   상기 분사부는 내측에 상기 유입관과 상기 주유로를 연통하는 보조유로가 형성되며,
   상기 보조유로의 단부에는 상기 배출관 측으로 절곡되어 상기 보조유로를 통해 유입되는 상기 압축공기를 분사하는 분사부재가 설치되는 시추장치.
2. 제 1항에서,
   상기 코어튜브의 외주면에는 둘레를 따라 외측으로 돌출된 리밍(reaming)부재가 형성되는 시추장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에서,
   상기 분사노즐에 물을 공급하는 급수장치 및 상기 슬라임 제거수단에 상기 압축공기를 공급하는 압축기를 더 포함하는 시추장치.
6. 제 1항에서,
   상기 슬라임 수집탱크는 상기 코어튜브로부터 미리 설정된 길이만큼 이격되어 상기 로드에 설치되는 시추장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에서,
   상기 유입관과 상기 배출관은 상기 로드와 함께 회전하도록 설치되는 시추장치.
10. 시추기에 결합되어 회전을 통해 지반을 천공하는 시추장치로서,
    상기 시추기에 연결되어 길이방향을 따라 연장되고 동력을 전달받아 회전되는 로드,
    상기 로드에 결합되어 상기 로드와 함께 회전되고, 하측에 천공을 위한 비트가 형성되며, 내측에 시추코어가 수용될 수 있는 저장공간이 형성되는 코어튜브,
    상기 코어튜브의 상측에 설치되어 상기 지반의 천공 시 상기 코어튜브의 외측으로 배출되어 부유된 슬라임이 저장되는 슬라임 수집탱크, 그리고
    일측에서 압축공기를 공급받아 타측으로 상기 압축공기를 배출시키되, 내부에 압력차를 발생시켜 상기 슬라임 수집탱크에 수집된 상기 슬라임을 흡입하여 상기 압축공기와 함께 외부로 배출시키는 슬라임 제거수단을 포함하고,
    상기 코어튜브는 이중 관 구조로 형성되어 내측에 상기 로드를 통해 외부로부터 물을 공급받아 상기 물을 고압으로 분사하여 상기 지반의 천공 시 발생되는 상기 슬라임을 상기 코어튜브의 외측으로 배출시키는 분사노즐을 구비하는 제 1관 및 상기 제 1관의 내측에 배치되어 내부에 상기 저장공간이 형성되는 제 2관을 포함하고,
    상기 슬라임 제거수단은
    상기 압축공기가 유입되는 유입관,
    상기 압축공기 및 상기 슬라임이 배출되는 배출관, 그리고
    내측에 주(主)유로가 형성되어 일측은 상기 배출관과 연결되고 타측은 개방되어 상기 슬라임이 유입되는 몸체부 및 상기 몸체부로부터 외측으로 돌출되어 상기 유입관과 연결되고 상기 압축공기를 상기 몸체부 측으로 분사하는 분사부를 포함하는 연결관을 포함하며,
    상기 유입관과 상기 배출관은 상기 로드와 함께 회전하도록 설치되고,
    상기 로드가 회전 가능하게 삽입되며 외부 구조물에 고정되는 제1 연결판, 그리고 상기 제1 연결판과 마주하며 상기 로드와 일체로 회전하도록 상기 로드에 연결되는 제2 연결판을 포함하는 연결부를 더 포함하고,
    상기 유입관과 상이 배출관은 상기 제2 연결판과 함께 회전하도록 상기 제2 연결판에 설치되며,
    상기 제1 연결판의 바닥에는 상기 제2 연결판의 회전에 대응하여 상기 유입관 및 상기 배출관과 연통되는 상태를 유지하는 제1 및 제2 환형 관이 각각 형성되고,
    상기 압축공기는 상기 제1 환형 관에 연결된 유입 통로를 통해 유입되고 상기 압축공기 및 상기 슬라임은 상기 제2 환형 관에 연결된 통로를 배출 통로를 통해 배출되는 시추장치.
11. 삭제

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