KR101587276B1

KR101587276B1 - 선대구경 천공 굴착장치 및 이를 이용한 터널 굴착 공법

Info

Publication number: KR101587276B1
Application number: KR1020150100864A
Authority: KR
Inventors: 추용범; 김남중
Original assignee: (주)성진이엔씨
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2016-01-20

Abstract

본 발명은 선대구경 천공 굴착장치 및 이를 이용한 터널 굴착 공법에 관한 것으로 상세하게는 유압으로 동작하는 함마비트를 이용하여 수평으로 천공하여 터널의 발파 굴착시에 굴진 효율 극대화 및 소음/진동을 최소화하는 수평천공 굴착장치 및 이를 이용한 터널 굴착 공법에 관한 것이다.
본 발명을 통해 본체프레임의 하측 부위에 탈부착이 가능한 바퀴와 다수의 유압동작수단을 형성하여 막장면 위치까지 바퀴를 이용하여 이동한 후, 해당 위치에서 바퀴를 제거한 후 다수의 유압동작수단을 동작시켜 본체프레임을 상하 이동시켜 원하는 심발부 위치에 굴착로드수단을 위치시킬 수 있도록 할 수 있어 자유롭게 천공 높이의 조절이 가능하도록 하여 자유면을 최대한 낮게 형성함으로써 소음 및 진동을 최소화시킬 수 있게 된다.

Description

선대구경 천공 굴착장치 및 이를 이용한 터널 굴착 공법{The tunnel excavating apparatus and tunnel excavating method for using it}

본 발명은 선대구경 천공 굴착장치 및 이를 이용한 터널 굴착 공법에 관한 것으로 상세하게는 유압으로 동작하는 함마비트를 이용하여 수평으로 천공하여 터널의 발파 굴착시에 굴진 효율 극대화 및 소음/진동을 최소화하는 선대구경 천공 굴착장치 및 이를 이용한 터널 굴착 공법에 관한 것이다.

발파기술은 굴진효율의 최대화와 동시에 소음 및 진동을 최소화해야 하는 목적을 가지고 있다.

여러 발파 공법 중 최근 이러한 목표에 근사한 공법으로 선대구경 수평보링 발파공법(PLHBM)이 있다.

선대구경 수평보링 발파공법은 굴착면 전방으로 일정 길이만큼 선진 보링한 대구경 수평보링공이 심발부에 2자유면을 형성함으로서 심발 발파시 가장 크게 발생하는 소음 및 진동을 감소시키고 굴진장을 증가시키는 효과가 있어 종래의 발파 공법보다 우수한 것으로 인정받고 있다.

이러한 선대구경 수평 보링 발파공법을 진일보시키기 위한 여러 연구가 있어 왔다. 그 중 수평보링의 높이에 관한 연구를 살펴보면 암석은 인장력에 대해 제일 약하고 그 다음으로 전단력이며, 압축력에 대해서는 가장 강하다는 근거에 의해 도 1의 (A)와 같이 수평보링의 높이가 계획상의 터널(2) 높이를 기준으로 높게 형성될 경우 자유면(1)에 대하여 인장력이 적용되는 단면이 좁아지는 반면, 도 1의 (B)와 같은 경우 인장력이 적용되는 단면의 넓어져 적은 장약량으로 효율적인 발파가 이루어질 수 있다고 알려져 있다..

따라서 천공이 낮게 될수록 적은 장약량을 사용할 수 있게 되고 이를 통해 소음과 진동을 더 줄일 수 있어 민원을 조기에 차단하여 공사 지연을 막을 수 있게 된다.

그런데, 수평 보링을 위한 굴착장치에 관한 종래 기술을 살펴보면 "미진동 터널 굴착공법"(한국 등록특허공보 제10-0676914호, 특허문헌 1)에 나타난 바와 같이 막장면 전방에 설치된 굴착장치의 프레임이 차지하고 있는 높이가 있기 때문에 최대한 낮게 자유면을 형성하는 데 어려움을 겪을 수밖에 없다.

KR 10-0676914 (2007.01.25)

본 발명의 선대구경 천공 굴착장치 및 이를 이용한 터널 굴착 공법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 기본적으로는 본체프레임의 하측 부위에 탈부착이 가능한 바퀴와 다수의 유압동작수단을 형성하여 막장면 위치까지 바퀴를 이용하여 이동한 후, 해당 위치에서 바퀴를 제거한 후 다수의 유압동작수단을 동작시켜 본체프레임을 상하 이동시켜 원하는 심발부 위치에 굴착로드수단을 위치시킬 수 있도록 할 수 있어 자유롭게 선대구경의 천공 높이 조절이 가능하도록 하여 자유면을 최대한 낮게 형성함으로써 소음 및 진동을 최소화시킬 수 있게 하려는 것이다.

더불어, 굴착로드수단을 함마비트부재, 스러지, 스크류를 한 조로하여 구성함으로써, 각각 분리하여 이동하고, 해당 터널 현장에서 이를 결합하여 본체프레임에 장착하도록 하여 이동 및 설치의 편리성을 제공하고자 한다.

더불어, 화석연료를 사용하는 엔진에 의한 유압 공급 방식이 아닌 전기를 사용하는 파워팩에 의한 유압 공급 방식을 제공함으로써, 전체 중량을 경량화시킬 수 있으며, 굴착 작업장의 공기오염을 최소화시키고자 하는데 있다.

더불어, 발파 공법을 전기식 혹은 비전기식의 다단식 발파 공법을 이용하여 진동 및 소음을 저감시키는 효과를 제공하고자 한다.

본 발명의 수평천공 굴착장치는, 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 이동프레임(200)이 장착되어 있으며, 하측에 탈부착이 가능한 바퀴(110)가 설치 구성되고, 일측면에는 이동프레임이 전후진 할 수 있도록 가이드 역할을 하는 슬라이드부(120)가 구성되어 있는 본체프레임(100)과;
전면에 굴착로드수단(500)을 결합시키기 위한 굴착로드결합부(210)가 형성되어 있으며, 이동프레임의 수평 이동 조작과 유압동작수단의 상하 이동 조작과 로드구동부(230)의 동작 조작과 함마비트의 바이브레이션 조작을 하기 위한 조작패널부(220)가 측면에 형성되어 있고, 파워팩(600)으로부터 유압을 공급받아 굴착로드결합부에 결합된 굴착로드수단(500)을 동작시키기 위한 로드구동부(230)가 내부에 형성되어 있으며, 슬라이드부(120)를 따라 이동프레임이 전후진 할 수 있도록 하는 이동프레임 이송부(240)가 형성되어 있으며, 이동프레임의 전후진 구동력을 제공하는 이동프레임 전후진구동부(250)가 형성되어 있는 이동프레임(200)과;
상기 본체프레임의 바퀴와 소정 간격 이격된 부위에 형성되어 유압에 의해 본체프레임을 상하 이동시키기 위한 다수의 유압동작수단(300)과;
상기 본체프레임의 전면에 형성되어 굴착로드수단을 안착시키며, 하측에 굴착로드수단이 전방으로 이동하여 중력에 의해 기울어져 굴착 표적 부위에서 벗어나는 것을 방지하기 위하여 유압실린더(410)를 구성하고 있는 굴착로드수단안착부(400)와;
선단에 함마비트(510)가 설치되어 있으며, 일측에 함마비트결합부(520)가 형성되어 있는 함마비트부재(530)와, 일측에 상기 함마비트결합부와 결합되는 전방스러지결합부(540)가 형성되며 타측에 스크류에 형성된 전방스크류와 결합되는 후방스러지결합부(550)를 형성하고 있는 스러지(560)와, 일측에 후방스러지결합부와 결합되는 전방스크류(570)가 형성되며 타측에 상기 굴착로드결합부와 결합되는 후방스크류(580)를 형성하고 있는 스크류(590)를 포함하여 구성되는 굴착로드수단(500)과;
본체프레임과 일체형으로 설치되거나 본체프레임과 이격된 분리형으로 설치되며 전기를 이용하여 유압을 발생시켜 이동프레임의 로드구동부(230)에 유압을 제공하기 위한 파워팩(600)과;
조작패널부의 조작 신호에 따라 이동프레임의 전후 이동을 제어하며, 유압동작수단의 상하 이동을 제어하며, 로드구동부의 동작을 제어하기 위한 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법은,
선대구경 천공 굴착장치를 작업장내로 운반한 후 선대구경을 천공할 적정 위치에 굴착장치를 위치시킨 후, 바퀴를 제거하는 굴착장치 이송단계(1100)와, 조작패널부(220)의 유압동작수단조작부를 조작함으로 유압동작수단에 동작 신호를 제공하여 유압동작수단(300)을 동작시켜 본체프레임 높이를 선대구경을 보링할 적정 높이로 세팅하는 유압동작수단 제어단계(1200)를 포함하는 굴착장치설치단계(1000)와;
굴착로드수단(500)을 이루는 함마비트부재(530)와, 스러지(560)를 결합하고, 다시 스러지에 스크류(590)를 결합시켜 굴착로드수단을 완성시킨 후 굴착로드수단안착부(400)에 안착시키는 굴착로드 연결 및 안착단계(2100)와, 조작패널부(220)의 이동프레임이동조작부를 조작하여 이동프레임을 후방 이동시켰다가 전방으로 이동시켜 굴착로드결합부(210)에 굴착로드수단(500)을 결합시키는 결합단계(2200)를 포함하는 굴착로드수단결합단계(2000)와;
조작패널부의 이동프레임이동조작부를 조작하여 제어수단에 의해 이동프레임을 전방 이동시켜 막장면의 타켓 부위에 굴착로드수단을 밀착시키는 굴착로드수단밀착단계(3000)와;
조작패널부의 동작수단조작부를 조작하여 제어수단에 의해 동작수단을 동작시켜 굴착로드수단(500)을 회전시켜 막장면에 무장약공인 선대구경을 굴착하는 선대구경 굴착단계(4000)와;
막장면에는 다수의 발파영역을 구분하고 구분된 각 발파영역들에 장약이 설치되는 장약공인 발파공을 굴착하는 발파공 굴착단계(5000)와;
상기 막장면에 형성된 발파공에 폭약 장전 후 발파하는 발파단계(6000)를 포함하여 구성된다.

삭제

본 발명에 의해, 본체프레임의 하측 부위에 탈부착이 가능한 바퀴와 다수의 유압동작수단을 형성하여 막장면 위치까지 바퀴를 이용하여 이동한 후, 해당 위치에서 바퀴를 제거한 후 다수의 유압동작수단을 동작시켜 본체프레임을 상하 이동시켜 원하는 심발부 위치에 굴착로드수단을 위치시킬 수 있도록 할 수 있어 자유롭게 천공 높이의 조절이 가능하도록 하여 자유면을 최대한 낮게 형성함으로써 소음 및 진동을 최소화시킬 수 있게 된다.

또한, 굴착로드수단을 함마비트부재, 스러지, 스크류를 한 조로하여 구성함으로써, 각각 분리하여 이동하고, 해당 터널 현장에서 이를 결합하여 본체프레임에 장착할 수 있음으로써, 이동 및 설치의 편리성을 제공하게 된다.

또한, 엔진에 의한 유압 공급 방식이 아닌 전기 파워팩에 의한 유압 공급 방식을 제공함으로써, 전체 중량을 경량화시킬 수 있으며, 공기오염을 최소화시키는 효과를 제공하게 된다.

또한, 발파 공법은 전기식 혹은 비전기식 혹은 전자식 뇌관을 이용하여 진동 및 소음을 저감시키는 효과를 제공하게 된다.

도 1은 자유면의 높이에 따른 인장력 및 압축력의 작용 상태를 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평천공 굴착장치를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평천공 굴착장치의 굴착로드수단이 전방으로 이동한 상태를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평천공 굴착장치의 유압동작수단이 동작한 상태를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평천공 굴착장치의 전면을 나타낸 확대도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평천공 굴착장치의 유압실린더가 동작한 상태를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평천공 굴착장치의 굴착로드수단의 결합하기 전을 나타낸 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평천공 굴착장치의 동작수단을 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평천공 굴착장치의 전면도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평천공 굴착장치의 실제 사진이며, 도 11은 함마비트부재 실제 사진이며, 도 12는 함마비트부재를 굴착면에 위치한 사진이며, 도 13은 실제 굴착하는 사진이다.
도 14는 일반발파공법과 본 발명에서 적용하는 다단식 발파공법을 비교한 예시도.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 수평천공 굴착장치 및 이를 이용한 터널 굴착 공법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 자유면의 높이에 따른 인장력 및 압축력의 작용 상태를 나타낸 개념도이며, 도 2는 본 발명의 선대구경 천공 굴착장치의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 선대구경 천공 굴착장치는 도 2 또는 도 10에 도시한 바와 같이, 본체프레임(100)과; 이동프레임(200)과; 유압동작수단(300)과; 굴착로드수단안착부(400)와; 굴착로드수단(500)과; 파워팩(600)과; 제어수단;을 포함하여 구성된다.

상기 본체프레임(100)의 상측에는 이동프레임(200)이 장착되어 있으며, 하측에는 탈부착이 가능한 바퀴(110)가 설치 구성되고, 일측면에는 이동프레임이 자유롭게 전후진 할 수 있도록 가이드 역할을 하는 슬라이드부(120)가 설치 구성된다.

상기 이동프레임(200)은 도 2 및 도 8에 도시한 바와 같이, 굴착로드결합부(210), 조작패널부(220), 로드구동부(230), 이동프레임 이송부(240), 이동프레임 전후진구동부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 이동프레임(200)은 전면에 굴착로드수단(500)을 결합시키기 위한 굴착로드결합부(210)가 형성되어 있으며, 굴착로드결합부의 내측으로 도 8에 도시한 바와 같이 로드구동부(230)가 형성되어 있는데, 상기 로드구동부(230)는 파워팩(600)과 연결되어 있어 파워팩으로부터 유압을 공급받아 굴착로드결합부(210)에 결합된 굴착로드수단을 동작시키게 된다.

그리고, 이동프레임 측면에는 이동프레임의 전후진 수평 이동, 유압동작수단의 상하 이동, 로드구동부의 동작을 제어하기 위한 조작패널부(220)가 형성되어 있다. 상기 조작패널부(220)는,이동프레임(100)의 전후진 수평 이동을 조작하기 위한 이동프레임이동조작부와, 유압동작수단(300)의 상하 이동을 조작하기 위한 유압동작수단조작부와, 로드구동부(230)의 동작을 조작하기 위한 로드구동부조작부를 포함하여 구성할 수 있다. 그리고, 함마비트를 바이브레이션하기 위한 바이브레이션 장치를 조작하기 위한 함마비트조작부도 구성될 수 있다.

이동프레임 이송부(240)는 본체프레임의 일측면에 형성된 슬라이드부(120)를 따라 이동프레임이 자유롭게 전후진 이동할 수 있도록 한다. 상기 이동프레임 이송부(240) 하측에는 이동바퀴들이 형성되어 있어 상기 이동바퀴들이 슬라이드부 상에서 이동함으로 이동프레임의 전후진 이동이 가능하게 된다.

아울러, 이동프레임에는 이동프레임의 전후진 구동력을 제공하는 이동프레임 전후진구동부(250)가 설치 구성되며 이동바퀴에는 디스크 브레이크와 같은 제동수단이 구비될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

상기 본체프레임의 바퀴와 소정 간격 이격된 부위에 다수의 유압동작수단(300)들을 형성하게 된다. 본 발명의 예시에서는 바퀴가 4개이므로 바퀴마다 한 개씩 총 4개의 유압동작수단을 형성하고 있다.

이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 유압동작수단들(300)은 유압에 의해 본체프레임을 상하 이동시키게 되며, 유압은 자체적인 유압을 이용하거나 상기 파워팩으로부터 공급받도록 파워팩과 연결되어 있을 수 있다.

그리고, 상기 본체프레임의 전면에는 굴착로드수단안착부(400)가 설치 구성되게 되는데, 여기에 굴착로드수단의 일측을 안착시키게 된다.

굴착로드수단이 이동프레임에 의해 도 3에 도시한 바와 같이, 전방으로 이동할 경우에 굴착로드수단은 그 무게에 의해 하측으로 늘어져 함마비트의 위치가 최초 위치보다 아래로 쳐지는 문제점이 발생하게 된다.

이는 굴착로드수단 자체의 무게에 의해 중력으로 인하여 쳐지는 현상이 발생하게 되는 것인데, 이때 굴착로드수단안착부(400) 하측에 유압실린더(410)를 구성하여 굴착로드수단안착부(400)의 상하 높이를 조절함으로 굴착로드수단의 처짐을 방지한다. 즉, 굴착로드수단이 전방으로 이동하여 중력에 의해 기울어져 굴착 표적 부위에서 벗어날 경우에 도 6에 도시한 바와 같이, 유압실린더(410)를 조작하여 굴착로드수단 선단이 굴착 표적 부위로부터 벗어나는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 11 및 도 7에 도시한 바와 같이, 굴착로드수단(500)은 함마비트부재(530)와, 스러지(560)와, 스크류(590)를 포함하여 구성할 수 있다.

이는 굴착로드수단을 함마비트부재, 스러지, 스크류를 한 조로하여 구성함으로써, 각각 분리하여 이동하고, 해당 터널 현장에서 이를 결합하여 굴착로드결합부(210)에 장착할 수 있음으로써, 이동 및 설치의 편리성을 제공하기 위한 구성인 것이다.

이하에서는 도7을 참조하여 굴착로드수단(500)에 대해 상세히 설명하기로 한다.

함마비트부재(530)는 무장약공인 선대구경을 굴착하기 위한 굴착로드수단(500)의 선단부 구성이고, 스러지(560)는 무거운 함마비트부재(530)의 처짐을 방지하기 위한 연결 수단이다. 함마비트부재(530)는 상당한 무게를 갖고 있어, 선대구경 굴착 과정중 자체 무게에 의해 하방으로 처질 수 있는데, 이때 스러지(560)는 함마비트부재(530)의 하방 처짐을 보완하기 위한 연결 수단이다. 또한 스크류(590)는 굴착로드수단(500)의 길이를 연장시키는 수단이다. 선대구경은 굴착됨에 따라 그 깊이가 점점 깊어지게 되는데 함마비트부재(530)와, 스러지(560)는 길이가 정해져 있다. 따라서 굴착로드수단(500)은 총 길이가 선대구경의 깊이에 대응하여 길이가 연장될 필요가 있으며, 이때 굴착로드수단의 총 길이를 연장시키기 위한 수단으로 스크류를 연속해 연결함으로 굴착로드수단의 총 길이를 연장하게 되는 것이다.

본 발명의 굴착로드수단(500)은 양각의 나선형 스크류 타입과 양각의 나선형 돌기 타입으로 구분할 수 있다.

먼저 도7a를 참조하여 양각의 나선형 스크류 타입의 굴착로드 수단을 설명한다.

함마비트부재(530)는 선단에 함마비트(510)가 설치되어 있으며, 일측에 함마비트결합부(520)가 형성되어 있게 된다.

또한, 스러지(560)는 일측에 상기 함마비트결합부와 결합되는 전방스러지결합부(540)가 형성되며, 타측에 스크류에 형성된 전방스크류와 결합되는 후방스러지결합부(550)를 형성하고 있게 된다.

또한, 스크류(590)는 일측에 후방스러지결합부와 결합되는 전방스크류(570)가 형성되며, 타측에 상기 굴착로드결합부와 결합되는 후방스크류(580)를 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 특징적인 것은 상기 함마비트부재(530)와, 스러지(560)와, 스크류(590)에는 양각형 나선형스크류(595)를 형성하고 있으며, 상기 함마비트부재(530)와, 스러지(560)와, 스크류(590로 형성되는 굴착로드수단에 의해 보링할 수있는 선대구경은 직경 범위가 250~800㎜인 선대구경인 것에 특징이 있다.

또한, 상기에서는 함마비트부재(530)와, 스러지(560)와, 스크류(590)로 구성된 굴착로드수단(500)이 양각형 나선형스크류(595) 타입으로 된 것을 설명했지만, 양각형 나선형 스크류(595) 대신 양각형 나선형 돌기(596)를 형성 할 수도 있다. 도7b에 도시된 양각형 나선형 돌기 타입은 양각형 나선형 스크류 타입보다 단위 시간당 슬러지 배출양이 적은 단점을 갖지만 나선형 스크류보다 고장이나 파손이 적은 장점을 갖고 있다. 따라서 굴착 현장 상황에 따라 양각형 나선형 스크류 타입이나 양각형 나선형 돌기 타입의 굴착로드수단(500)을 선택하여 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 굴착로드수단(500)은 스러지(560)를 제외하고 함마비트부재(530)와, 스크류(590)만으로도 구성 할 수도 있다. 즉, 선단에 함마비트(510)가 설치되어 있으며, 일측에 함마비트결합부(520)가 형성되어 있는 함마비트부재(530)와, 일측에 상기 함마비트결합부와 결합되는 전방스크류(570)가 형성되며, 타측에 상기 굴착로드결합부와 결합되는 후방스크류(580)를 형성하고 있는 스크류(590)를 포함하여 구성되는 굴착로드수단(500)을 구성할 수 있다. 그리고 함마비트부재(530)와, 스크류(590)만으로 구성되는 굴착로드수단(500)의 다른 구성적 특징은 상기에서 설명한 함마비트부재(530)와, 스러지(560)와, 스크류(590)로 구성된 굴착로드수단(500)과 동일한바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

종래의 경우에는 음각형스크류를 제공하고 있기 때문에 굴착로드를 통해 발생되는 슬러지를 외부로 배출함에 있어 배출양이 제한적이어서 굴착작업중 선대구경내에 배출되지 않은 슬러지를 제거하는 공정이 추가되는 등 굴착공정상의 불편함을 제공하였지만, 상기와 같이 양각형으로 돌출되게 구성하게 되면 슬러지의 외부 배출양이 훨씬 많이 증가되어 슬러지를 제거하기 위한 별도의 작업 공정을 제거할 수 있어 선대구경을 형성하는 시간을 대폭적으로 절감시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서는 파워팩(600)을 구성하고 있는데, 이를 통해 전기를 이용하여 유압을 발생시켜 이동프레임의 로드구동부(230)에 유압을 제공하게 된다.

종래의 경우에는 화석연료를 이용한 엔진에 의한 유압 공급 방식을 제공함으로써 엔진 자체의 무게가 상당하여 이동상의 불편함을 항상 내포하고 있었으며, 엔진을 구동시키기 위하여 화석연료(유류)를 사용하기에 이에 따른 환경 오염과 공사장의 작업환경을 저해하는 문제가 발생하였지만, 본 발명에서는 전기에 의한 유압 공급 방식을 제공함으로써, 전체 중량을 경량화시킬 수 있으며, 공기오염을 최소화시키는 효과를 동시에 제공할 수 있게 되는 것이다.

상기 파워팩(600)은 본체프레임(100)과 일체형으로 설치할 수 도 있고, 본체프레임과 이격된 분리형으로 설치 할 수 있다. 일체형이나 분리형 모두 파워팩에서 발생된 유압을 로드구동부(230)에 공급하는 유압라인을 포함할 수 있다.

한편, 제어수단(미도시)은 조작패널부(220)의 조작 신호에 따라 이동프레임(100)의 전후진 수평 이동을 제어하며, 유압동작수단(300)을 제어하며, 로드구동부(230)의 동작을 제어하게 된다. 또한, 함마비트를 진동시키기 위한 바이브레이션 장치도 이동프레임에 형성되어 있으며, 상기 제어수단을 통해 제어할 수 있다.

한편, 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법은 굴착장치 설치단계(1000); 굴착로드수단 결합단계(2000)와; 굴착로드수단 밀착단계(3000)와; 선대구경 굴착단계(4000)와; 발파공 굴착단계(5000)와; 발파단계(6000)를 포함한다.
또한 다른 일 실시예인 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법은 굴착장치 설치단계(1000); 굴착로드수단 결합단계(2000)와; 굴착로드수단 밀착단계(3000)와; 선대구경 굴착단계(4000)와; 발파공 굴착단계(5000)와;비폭약 파암단계(7000)를 포함한다.

삭제

이하에서는 상기 각 단계별 특징에 대해 설명하기로 한다.

상기 굴착장치설치단계(1000)는 먼저, 본 발명인 선대구경 천공 굴착장치를 작업장내로 운반한 후 선대구경을 보링할 적정 위치에 굴착장치를 위치시킨 후, 바퀴를 제거하는 굴착장치 이송단계(1100)와, 조작패널부(220)의 유압동작수단조작부를 조작함으로 유압동작수단에 동작 신호를 제공하여 유압동작수단(300)을 동작시켜 본체프레임 높이를 선대구경을 보링할 적정 높이로 세팅하는 유압동작수단 제어단계(1200)를 포함한다.

상기 굴착로드수단 결합단계(2000)는 굴착로드수단(500)을 이루는 함마비트부재(530)와, 스러지(560)를 결합하고, 다시 스러지에 스크류(590)를 결합시켜 굴착로드수단을 완성시킨 후 굴착로드수단안착부(400)에 안착시키는 굴착로드 연결 및 안착단계(2100)와, 조작패널부(220)의 이동프레임이동조작부를 조작하여 이동프레임을 후방 이동시켰다가 전방으로 이동시켜 굴착로드결합부(210)에 굴착로드수단(500)을 결합시키는 결합단계(2200)를 포함한다.

이후, 도 12와 같이, 굴착로드수단밀착단계(3000)에서는 조작패널부의 이동프레임이동조작부를 조작하여 이동프레임을 전방 이동시켜 막장면의 타켓 부위(선대구경을 보링할 부위)에 굴착로드수단을 밀착시키게 된다.

이후, 도 13과 같이, 선대구경 굴착단계(4000)에서는 조작패널부의 로드구동부 조작부를 조작하여 로드구동부를 동작시켜 굴착로드수단(500)을 회전시켜 막장면에 선대구경 보링공을 천공하게 되는 것이다. 이때 선대구경이 천공되는 위치는 막장면 지면으로부터 0.5~1.5m 되는 위치에 형성되는 것이 바람직하고, 굴착장치에 이해 천공되는 선대구경의 직경은 250~800㎜인 것이 바람직하다. 또한 굴착장치에 의해 천공되는 선대구경의 깊이는 10~60m인 것이 바람직하다.

상기 선대구경 굴착단계에 의해 무장약공인 선대구경을 천공한 이후, 발파공 굴착단계(5000)에서는 굴착기등을 이용하여 장약공인 다수의 발파공을 굴착하게 된다. 이때 막장면에는 다수의 발파영역이 구분되고 상기 구분된 복수의 발파영역들에 발파공들을 형성하게 된다. 구분되는 다수의 발파영역은 무장약공인 선대구경이 천공되는 심발부(도14b의 가운데 사각형 영역), 각각의 지연시차를 갖는 장약이 장착되며 기폭순서에 의해 지연시차별로 발파되는 복수의 영역(도14b의 2~6영역)등으로 구성된다.

이후, 발파단계(6000)는 무장약공인 선대구경이 형성된 심발부 주위에 상기 발파공 굴착단계를 통해 형성된 다수의 발파공에 폭약 장전 후 발파하게 되는 것이다.

앞서 살펴본 바와 같이, 막장면을 형성하는 암석은 인장력에 약하고 압축력에 대해 가장 강하므로 보링공의 형성에 따른 자유면 상부 암석은 중력 방향을 향해 인장력을 받게 되어 작은 발파력에 의해 쉽게 발파가 이루어질 수 있게 된다.

반면, 자유면 하부 암석은 반대로 중력방향을 향해 압축력을 받아 큰 발파력을 필요로 하게 된다.

따라서, 자유면을 최대로 낮추는 것이 좋으며, 본 발명의 굴착장치를 이용하게 되면 천공되는 선대구경은 막장면 지면으로부터 0.5~1.5m에 형성될 수 있게 되어 낮은 자유면 형성에 의한 발파효과를 최대한 얻을 수 있게 된다.

이때, 본원 발명의 상기 발파단계(6000)는 바람직하게는 다단식 발파공법을 사용하게 되며, 다단식 발파공법에는 전기식, 비전기식, 그리고 전자식을 이용할 수 있다.

도14는 일반발파공법과 다단식 발파공법을 나타낸 도면으로, 도14a는 일반발파공법을 나타낸 도면으로, 보안건물이나 민원발생 대상물이 원거리에 위치할 경우 경제적이고 일반적으로 적용되는 공법이다.

반면, 도14b는 다단식 발파공법을 나타낸 도면으로 터널내 막장면의 단면에 복수의 영역을 구분하고 영역별로 다단차로 지연초시를 분배하여 발파하는 방법을 의미한다. 상기의 복수의 영역은 심발부(도14의 가운데 사각형 영역)를 포함하는데 상기 심발부에 무장약공인 선대구경을 보링하는 것이다. 상기 선대구경은 본원 발명인 선대구경 천공 굴착장치를 이용하여 천공하게 된다.

도14b에 도시된 상기 다단식 발파공법은 동심원상 기폭 System에 의해 터널 전단면 또는 상반/하반 단면을 단 1회의 발파로 굴착 가능하며, 발파진동을 획기적으로 저감할 수 있는 환경 친화적인 터널 발파공법으로서, 효과로는 지발당 장약량 조절이 용이하며, 발파진동이 20 ~ 50% 감소 효과를 제공할 수 있으며, 발파효율을 증대시키게 된다. 또한, 효과적 자유면 형성, 동심원상 파괴, 제발 발파효과가 탁월하며, 허용진동 범위 이내 발파당 굴진장 증대가 가능하다.

본 발명의 다단식 발파공법은 전기식, 비전기식, 전자식을 이용할 수 있으며, 먼저 도14b를 통해 전기식 다단 발파공법을 설명한다.

전기뇌관의 지발 시차와 다단식 발파기 회로 초시를 조합시켜 다단차로 전기뇌관을 기폭시키기 때문에 기존 발파의 지발뇌관 시차한계를 보완하여 지발당 장약량을 감소시킴으로써 진동 및 소음 저감 효과를 발휘하며, 천공수, 공당 장약량 등 발파제원의 변화없이 기폭 시스템의 조절과 다단식 발파기를 이용하여 진동 제어 발파를 수행할 수 있으며, 파쇄입도가 양호하여 버력처리가 용이하며, 원지반 지내력 손상을 저감시키게 된다.

구체적으로 설명하면, 도14b의 각 영역(2~6영역)의 모든 발파공에 전기식 뇌관을 삽입하고 각 영역별마다 기폭시차를 부여한다. 상기 영역별 기폭시차는 발파기(순차 블라스팅 머신) 회로 초시를 이용하여 조절할 수 있다. 예들들어 도14b의 2영역은 지연시차가 0㎳, 3영역은 10㎳, 4영역은 20㎳, 5영역은 40㎳, 6영역은 60㎳라 하면 발파기를 통해 각 영역을 기폭 시키면 상기 지연시차를 갖고 각 영역의 발파공에 장착된 장약들이 폭파되는 것이다. 또한 각 영역에 형성된 각 발파공들에 삽입되는 전기식 뇌관의 지발시차를 갖게 함으로 같은 영역에 형성된 발파공들의 발파 시차도 조절 가능하다.

도14b를 통해 비전기식 다단 발파공법을 설명한다. 비전기식 뇌관을 사용하여 무한단차를 구현할 수 있어 진동제어발파 효과가 우수하며, 전기로 기폭되어지는 뇌관이 아닌 플라스틱 튜브의 내부에 미량의 폭약이 도포되어진 각선을 기폭제로 사용한다. 또한 물리적 외력과 미주전류,정전기,전파에 안전하며 파쇄입도가 양호하며 버력처리 용이하고 원지만 지내력 손상을 최소화 시킬 수 있는 장점을 갖는다.

구체적을 설명하면, 도14b의 각 영역(2~6영역)에 형성된 발파공들에 장약을 설치한 후 장약이 설치된 각 발파공에 비전기식 뇌관을 삽입한다.그리고 별도의 연결용 비전기식 뇌관을 사용하여 각 영역별 기폭 시차를 제공한다. 예들들어 상기 연결용 비전기식 뇌관의 기폭시차를 40㎳로 한다면 각 영역의 기폭은 40㎳의 시차를 갖고 기폭되게 되는 것이다. 또한 각 영역에 형성된 발파공들에 삽입된 비전기식 뇌관의 기폭시차도 조절 가능하기 때문에 같은 영역의 발파공들도 발파시차를 갖도록 할 수 있다.

또한, 도14b를 통해 전자식 다단 발파공법을 설명한다. 전자식 발파공법은 전기식과 유사하나, 차이점으로는 전기식 뇌관 대신 전자식 뇌관을 사용한다는 점이다. 구체적으로 설명하면, 도14b의 각 영역(2~6영역)의 모든 발파공에 장약을 설치하고 설치된 장약에 전자식 뇌관을 삽입하고 각 영역별마다 기폭시차를 부여한다. 상기 영역별 기폭시차는 발파기(순차 블라스팅 머신) 회로 초시를 이용하여 조절할 수 있다. 예들들어 도14b의 2영역은 지연시차가 0㎳, 3영역은 10㎳, 4영역은 20㎳, 5영역은 40㎳, 6영역은 60㎳라 하면 발파기를 통해 각 영역을 기폭 시키면 상기 지연시차를 갖고 각 영역의 발파공에 장착된 장약들이 폭파되는 것이다. 또한 각 영역에 형성된 각 발파공들에 삽입되는 전자식 뇌관의 지발시차를 갖게 함으로 같은 영역에 형성된 발파공들의 발파 시차도 조절 가능하다. 이때 상기에서 설명한 전기식의 경우 각 전기식 뇌관은 뇌관 제조시 지발시차가 정해져 있지만, 전자식의 경우, 시차 부여장치를 통해 현장에서 각 발파공에 삽입된 전자식 뇌관의 지발시차를 임의로 설정할 수 있기 때문에 공사현장 상황이나 사용되는 발파공법에 따라 현장에서 각 발파공들에 삽입된 장약들에 기폭시차를 자유롭게 임의로 설정할 수 있게 된다. 이때 시차부여 장치를 통해 전자식 뇌관에 부여하는 기폭시차는 1㎳단위로 설정 가능하기 때문에 전자뇌관을 사용하게 되면 높은 정밀시차 제어로 뇌관의 기폭오차를 줄여 파형중첩에 의한 진동증가 현상을 제어함으로 진동분해 능력을 극대화할 수 있는 장점을 갖는다.

따라서,본 발명의 일 실시예인 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법의 발파단계에서는 상기에서 살펴본 전기식,비전기식,전자식 발파방법을 사용할 수 있다.

그러나 소음,진동에 의해 발파가 제한되는 공사현장이 있을 수 있다. 이 경우에는 상기에서 언급한 폭약(장약)에 의한 전기식,비전기식,전자식 발파공법을 사용할 수 없게 된다. 이 경우 본 발명의 폭약에 의한 상기 발파단계(6000)대신 기계식 유압장치나 파쇄재에 의한 비폭약 파암단계(7000)를 수행하게 된다.

상기 비폭약 파암단계(7000)에는 기계식 유압장치를 이용하는 방식과 파쇄재를 이용하는 방식이 있을 수 있다.비폭약 파암단계(700) 역시 폭약 발파와 마찬가지로 제2자유면인 선대구경과, 선대구경 주변에 영역별로 복수의 발파공들을 형성하는 것은 동일하며, 이는 이미 설명한 바와 같이 선대구경 굴착단계(4000)와 발파공 굴착단계(5000)를 통해 수행된다. 기계식 유압장치에 의한 비폭약 발파는 상기 선대구경과 발파공이 형성된 상태에서 기계식 유압장치를 이용하여 선대구경에 가까운 발파공들부터 선대구경쪽으로 허물어지도록 압력을 가해 굴착해 나가는 방식이다. 파쇄재를 이용한 방식은 선대구경에 가까운 발파공들부터 폭약이 아닌 파쇄재를 삽입하여 기폭 시킴으로 굴착해 나가는 방식이다. 상기의 파쇄재란 폭약식에 사용하는 폭약에 비해 기폭강도가 약한 것으로 소음,진동에 의해 발파가 제한되는 지역에서 소음,진동 문제가 발생되지 않는 범위의 기폭이 이루어지도록 하는 특징을 갖는다. 파쇄재를 사용하는 경우에는 모든 발파공에 파쇄재를 삽입하여 한번에 기폭 시키는 것이 아니라, 선대구경에 가까운 일부 발파공들에 파쇄재를 삽입하여 기폭후 넓어진 선대구경 주변에 형성되어 있는 다음 발파공들에 파쇄재를 넣어 기폭시켜 나가게 된다. 즉 선대구경을 중심으로 동심원을 그려 나가며 순차적으로 파쇄재를 이용하여 굴착해 나가는 방식이다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예인 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법은, 굴착로드수단(500)을 회전시켜 막장면에 무장약공인 선대구경을 굴착하는 선대구경 굴착단계(4000)와; 막장면에는 다수의 발파영역을 구분하고 구분된 각 발파영역들에 장약이 설치되는 장약공인 발파공을 굴착하는 발파공 굴착단계(5000)와;상기 막장면에 형성된 발파공에 폭약 장전 후 발파하는 발파단계(6000)를 포함하며, 상기 발파단계(600)에서 전기뇌관의 고유 지발시차와 다단식 발파기의 지연 초시를 조합시켜 다단차로 지연초시를 분산 제어하여 발파함으로써, 지발당 장약량을 감소시켜 진동 및 소음을 저감시키는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예인 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법은, 굴착로드수단(500)을 회전시켜 막장면에 무장약공인 선대구경을 굴착하는 선대구경 굴착단계(4000)와; 막장면에는 다수의 발파영역을 구분하고 구분된 각 발파영역들에 장약이 설치되는 장약공인 발파공을 굴착하는 발파공 굴착단계(5000)와;상기 막장면에 형성된 발파공에 폭약 장전 후 발파하는 발파단계(6000)를 포함하며, 상기 발파단계(600)에서 비전기식 뇌관을 사용하여 무한단차를 구현하고,진동제어발파를 위해 전기로 기폭되어지는 뇌관이 아닌 플라스틱 튜브의 내부에 미량의 폭약이 도포되어진 각선을 기폭제로 사용함으로 물리적 외력과 미주전류,정전기 등에 안전하게 하고, 파쇄입도를 양호하게 하며, 버력처리 용이하고 원지반 지내력 손상을 최소화 시키는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예인 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법은, 굴착로드수단(500)을 회전시켜 막장면에 무장약공인 선대구경을 굴착하는 선대구경 굴착단계(4000)와; 막장면에는 다수의 발파영역을 구분하고 구분된 각 발파영역들에 장약이 설치되는 장약공인 발파공을 굴착하는 발파공 굴착단계(5000)와;상기 막장면에 형성된 발파공에 폭약 장전 후 발파하는 발파단계(6000)를 포함하며, 상기 발파단계(600)에서 1㎳ 단위로 기폭시차 설정이 가능한 전자뇌관을 사용하여 높은 정밀시차 제어로 뇌관의 기폭오차를 줄여 파형중첩에 의한 진동증가 현상을 제어함으로 진동분해 능력을 극대화시키는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예인 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법은 굴착로드수단(500)을 회전시켜 막장면에 무장약공인 선대구경을 굴착하는 선대구경 굴착단계(4000)와; 막장면에는 다수의 발파영역을 구분하고 구분된 각 발파영역들에 장약이 설치되는 장약공인 발파공을 굴착하는 발파공 굴착단계(5000)와; 상기 선대구경에 가까운 발파공들부터 동심원을 그려나가며 기계식 유압장치 또는 파쇄재를 이용하여 굴착하는비폭약 파암단계(7000)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 설명한 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법에 있어서 천공되는 선대구경은 막장면 지면으로부터 05~1.5m에 형성되는 것이 바람직하고, 천공되는 선대구경의 직경은 250~800mm인 것이 바람직하며, 천공되는 선대구경의 깊이는 10~60m인 것이 바람직하다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 하기 도면은 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 이들 도면에 국한되는 것은 아니다.

100 : 본체프레임
200 : 이동프레임
300 : 유압동작수단
400 : 굴착로드수단안착부
500 : 굴착로드수단
600 : 파워팩

Claims

선대구경 천공 굴착장치에 있어서,
이동프레임(200)이 장착되어 있으며, 하측에 탈부착이 가능한 바퀴(110)가 설치 구성되고, 일측면에는 이동프레임이 전후진 할 수 있도록 가이드 역할을 하는 슬라이드부(120)가 구성되어 있는 본체프레임(100)과;
전면에 굴착로드수단(500)을 결합시키기 위한 굴착로드결합부(210)가 형성되어 있으며, 이동프레임의 수평 이동 조작과 유압동작수단의 상하 이동 조작과 로드구동부(230)의 동작 조작과 함마비트의 바이브레이션 조작을 하기 위한 조작패널부(220)가 측면에 형성되어 있고, 파워팩(600)으로부터 유압을 공급받아 굴착로드결합부에 결합된 굴착로드수단(500)을 동작시키기 위한 로드구동부(230)가 내부에 형성되어 있으며, 슬라이드부(120)를 따라 이동프레임이 전후진 할 수 있도록 하는 이동프레임 이송부(240)가 형성되어 있으며, 이동프레임의 전후진 구동력을 제공하는 이동프레임 전후진구동부(250)가 형성되어 있는 이동프레임(200)과;
상기 본체프레임의 바퀴와 소정 간격 이격된 부위에 형성되어 유압에 의해 본체프레임을 상하 이동시키기 위한 다수의 유압동작수단(300)과;
상기 본체프레임의 전면에 형성되어 굴착로드수단을 안착시키며, 하측에 굴착로드수단이 전방으로 이동하여 중력에 의해 기울어져 굴착 표적 부위에서 벗어나는 것을 방지하기 위하여 유압실린더(410)를 구성하고 있는 굴착로드수단안착부(400)와;
선단에 함마비트(510)가 설치되어 있으며, 일측에 함마비트결합부(520)가 형성되어 있는 함마비트부재(530)와, 일측에 상기 함마비트결합부와 결합되는 전방스러지결합부(540)가 형성되며 타측에 스크류에 형성된 전방스크류와 결합되는 후방스러지결합부(550)를 형성하고 있는 스러지(560)와, 일측에 후방스러지결합부와 결합되는 전방스크류(570)가 형성되며 타측에 상기 굴착로드결합부와 결합되는 후방스크류(580)를 형성하고 있는 스크류(590)를 포함하여 구성되는 굴착로드수단(500)과;
본체프레임과 일체형으로 설치되거나 본체프레임과 이격된 분리형으로 설치되며 전기를 이용하여 유압을 발생시켜 이동프레임의 로드구동부(230)에 유압을 제공하기 위한 파워팩(600)과;
조작패널부의 조작 신호에 따라 이동프레임의 전후 이동을 제어하며, 유압동작수단의 상하 이동을 제어하며, 로드구동부의 동작을 제어하기 위한 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선대구경 천공 굴착장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 조작패널부(220)는,
이동프레임의 전후 이동을 조작하기 위한 이동프레임이동조작부와,
유압동작수단의 상하 이동을 조작하기 위한 유압동작수단조작부와,
로드구동부의 동작을 조작하기 위한 로드구동부조작부와,
함마비트의 바이브레이션을 조작하기 위한 함마비트 조작부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선대구경 천공 굴착장치.
제 1항에 있어서,
상기 함마비트부재(530)와, 스러지(560)와, 스크류(590)에는 양각형 나선형스크류(595)를 형성시킴으로써, 슬러지를 외부로 배출할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 선대구경 천공 굴착장치.
삭제
제 1항,제3항,제4항 중 어느 한항의 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법에 있어서,
선대구경 천공 굴착장치를 작업장내로 운반한 후 선대구경을 천공할 적정 위치에 굴착장치를 위치시킨 후, 바퀴를 제거하는 굴착장치 이송단계(1100)와, 조작패널부(220)의 유압동작수단조작부를 조작함으로 유압동작수단에 동작 신호를 제공하여 유압동작수단(300)을 동작시켜 본체프레임 높이를 선대구경을 보링할 적정 높이로 세팅하는 유압동작수단 제어단계(1200)를 포함하는 굴착장치설치단계(1000)와;
굴착로드수단(500)을 이루는 함마비트부재(530)와, 스러지(560)를 결합하고, 다시 스러지에 스크류(590)를 결합시켜 굴착로드수단을 완성시킨 후 굴착로드수단안착부(400)에 안착시키는 굴착로드 연결 및 안착단계(2100)와, 조작패널부(220)의 이동프레임이동조작부를 조작하여 이동프레임을 후방 이동시켰다가 전방으로 이동시켜 굴착로드결합부(210)에 굴착로드수단(500)을 결합시키는 결합단계(2200)를 포함하는 굴착로드수단결합단계(2000)와;
조작패널부의 이동프레임이동조작부를 조작하여 제어수단에 의해 이동프레임을 전방 이동시켜 막장면의 타켓 부위에 굴착로드수단을 밀착시키는 굴착로드수단밀착단계(3000)와;
조작패널부의 동작수단조작부를 조작하여 제어수단에 의해 동작수단을 동작시켜 굴착로드수단(500)을 회전시켜 막장면에 무장약공인 선대구경을 굴착하는 선대구경 굴착단계(4000)와;
막장면에는 다수의 발파영역을 구분하고 구분된 각 발파영역들에 장약이 설치되는 장약공인 발파공을 굴착하는 발파공 굴착단계(5000)와;
상기 막장면에 형성된 발파공에 폭약 장전 후 발파하는 발파단계(6000)를 포함하며,
상기 발파단계(6000)는 지발당 장약량을 감소시켜 진동 및 소음을 저감시키기 위해 전기뇌관의 고유 지발시차와 다단식 발파기의 지연 초시를 조합시켜 다단차로 지연초시를 분산 제어하여 발파하는 방식과 물리적 외력과 미주전류,정전기에 안전하게 하고, 파쇄입도를 양호하게 하며, 버력처리 용이하고 원지반 지내력 손상을 최소화 시키기 위해 비전기식 뇌관을 사용하여 무한단차를 구현하고,진동제어발파를 위해 전기로 기폭되어지는 뇌관이 아닌 플라스틱 튜브의 내부에 미량의 폭약이 도포되어진 각선을 기폭제로 사용하는 방식과 뇌관의 기폭오차를 줄여 파형중첩에 의한 진동증가 현상을 제어함으로 진동분해 능력을 극대화시키기 위해 1㎳ 단위로 기폭시차 설정이 가능한 전자뇌관을 사용하는 방식 중 어느 하나를 이용하여 발파하는 것을 특징으로 하고,
상기 선대구경은 막장면 지면으로부터 0.5~1.5m인 높이에 형성되고, 상기 선대구경의 직경은 250~800mm인 것을 특징으로 하며, 상기 선대구경의 깊이는 10~60m인 것을 특징으로 하는 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법.
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제 1항,제3항,제4항중 어느 한항의 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법에 있어서,
선대구경 천공 굴착장치를 작업장내로 운반한 후 선대구경을 천공할 적정 위치에 굴착장치를 위치시킨 후, 바퀴를 제거하는 굴착장치 이송단계(1100)와, 조작패널부(220)의 유압동작수단조작부를 조작함으로 유압동작수단에 동작 신호를 제공하여 유압동작수단(300)을 동작시켜 본체프레임 높이를 선대구경을 보링할 적정 높이로 세팅하는 유압동작수단 제어단계(1200)를 포함하는 굴착장치설치단계(1000)와;
굴착로드수단(500)을 이루는 함마비트부재(530)와, 스러지(560)를 결합하고, 다시 스러지에 스크류(590)를 결합시켜 굴착로드수단을 완성시킨 후 굴착로드수단안착부(400)에 안착시키는 굴착로드 연결 및 안착단계(2100)와, 조작패널부(220)의 이동프레임이동조작부를 조작하여 이동프레임을 후방 이동시켰다가 전방으로 이동시켜 굴착로드결합부(210)에 굴착로드수단(500)을 결합시키는 결합단계(2200)를 포함하는 굴착로드수단결합단계(2000)와;
조작패널부의 이동프레임이동조작부를 조작하여 제어수단에 의해 이동프레임을 전방 이동시켜 막장면의 타켓 부위에 굴착로드수단을 밀착시키는 굴착로드수단밀착단계(3000)와;
조작패널부의 동작수단조작부를 조작하여 제어수단에 의해 동작수단을 동작시켜 굴착로드수단(500)을 회전시켜 막장면에 무장약공인 선대구경을 굴착하는 선대구경 굴착단계(4000)와;
막장면에는 다수의 발파영역을 구분하고 구분된 각 발파영역들에 장약이 설치되는 장약공인 발파공을 굴착하는 발파공 굴착단계(5000)와;
상기 선대구경에 가까운 발파공들부터 동심원을 그려나가며 기계식 유압장치 또는 파쇄재를 이용하여 굴착하는 비폭약 파암단계(7000)를 포함하며,
상기 비폭약 파암단계(7000)는 기계식 유압장치를 이용하여 선대구경에 가까운 발파공들부터 선대구경쪽으로 허물어지도록 압력을 가해 굴착해 나가는 방식과 선대구경에 가까운 일부 발파공들에 파쇄재를 삽입하여 기폭후 넓어진 선대구경 주변에 형성되어 있는 다음 발파공들에 파쇄재를 넣어 기폭시켜 나가는 방식 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하고,
상기 선대구경은 막장면 지면으로부터 0.5~1.5m인 높이에 형성되고, 상기 선대구경의 직경은 250~800mm인 것을 특징으로 하며, 상기 선대구경의 깊이는 10~60m인 것을 특징으로 하는 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법.
굴착로드수단(500)을 포함하여 구성되는 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법에 있어서,
굴착로드수단(500)을 회전시켜 막장면에 무장약공인 선대구경을 굴착하는 선대구경 굴착단계(4000)와;
막장면에는 다수의 발파영역을 구분하고 구분된 각 발파영역들에 장약이 설치되는 장약공인 발파공을 굴착하는 발파공 굴착단계(5000)와;
상기 막장면에 형성된 발파공에 폭약 장전 후 발파하는 발파단계(6000)를 포함하며,
상기 발파단계(6000)는 지발당 장약량을 감소시켜 진동 및 소음을 저감시키기 위해 전기뇌관의 고유 지발시차와 다단식 발파기의 지연 초시를 조합시켜 다단차로 지연초시를 분산 제어하여 발파하는 방식과 물리적 외력과 미주전류,정전기에 안전하게 하고, 파쇄입도를 양호하게 하며, 버력처리 용이하고 원지반 지내력 손상을 최소화 시키기 위해 비전기식 뇌관을 사용하여 무한단차를 구현하고,진동제어발파를 위해 전기로 기폭되어지는 뇌관이 아닌 플라스틱 튜브의 내부에 미량의 폭약이 도포되어진 각선을 기폭제로 사용하는 방식과 뇌관의 기폭오차를 줄여 파형중첩에 의한 진동증가 현상을 제어함으로 진동분해 능력을 극대화시키기 위해 1㎳ 단위로 기폭시차 설정이 가능한 전자뇌관을 사용하는 방식 중 어느 하나를 이용하여 발파하는 것을 특징으로 하고,
상기 선대구경은 막장면 지면으로부터 0.5~1.5m인 높이에 형성되고, 상기 선대구경의 직경은 250~800mm인 것을 특징으로 하며, 상기 선대구경의 깊이는 10~60m인 것을 특징으로 하는 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법.
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굴착로드수단(500)을 포함하여 구성되는 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법에 있어서,
굴착로드수단(500)을 회전시켜 막장면에 무장약공인 선대구경을 굴착하는 선대구경 굴착단계(4000)와;
막장면에는 다수의 발파영역을 구분하고 구분된 각 발파영역들에 장약이 설치되는 장약공인 발파공을 굴착하는 발파공 굴착단계(5000)와;
상기 선대구경에 가까운 발파공들부터 동심원을 그려나가며 기계식 유압장치 또는 파쇄재를 이용하여 굴착하는 비폭약 파암단계(7000)를 포함하며,
상기 비폭약 파암단계(7000)는 기계식 유압장치를 이용하여 선대구경에 가까운 발파공들부터 선대구경쪽으로 허물어지도록 압력을 가해 굴착해 나가는 방식과 선대구경에 가까운 일부 발파공들에 파쇄재를 삽입하여 기폭후 넓어진 선대구경 주변에 형성되어 있는 다음 발파공들에 파쇄재를 넣어 기폭시켜 나가는 방식 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하고,
상기 선대구경은 막장면 지면으로부터 0.5~1.5m인 높이에 형성되고, 상기 선대구경의 직경은 250~800mm인 것을 특징으로 하며, 상기 선대구경의 깊이는 10~60m인 것을 특징으로 하는 선대구경 천공 굴착장치를 이용한 터널 굴착 공법.
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제 1항에 있어서,
상기 함마비트부재(530)와, 스러지(560)와, 스크류(590)에는 양각형 나선형돌기(596)를 형성시킴으로써, 슬러지를 외부로 배출할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 선대구경 천공 굴착장치.
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