KR101612434B1 - 암반용 광물캡슐을 이용한 발파공법 - Google Patents

암반용 광물캡슐을 이용한 발파공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다단 결합 내지 분리 타입의 광물캡슐을 채택하여 해당 발파공 내에 소정의 순서로 적층 배치함으로써 기폭시 폭발력이 배가될 수 있도록 구성되는 암반용 광물캡슐을 이용한 발파공법에 관한 것으로, 발파예정암반에 천공기를 이용하여 일정 간격 및 깊이의 발파공을 천공하는 발파공 천공단계;와, 발파공 내부로 10~12% 범위의 함수율을 가지는 모래를 개재하여 발파시 유발되는 진동을 흡수하도록 유도하는 모래 충전단계;와, 발파공 내부로 0.5~0.8 범위의 편평률을 가지도록 화강암을 가공한 쇄석의 개재가 실시되고, 발파공경의 1/3 이내 범위인 15~20mm의 크기로 형성된 쇄석을 개재하는 쇄석 충전단계;와, 7~13mm의 크기를 가진 철광석 입자와 철광석 입자의 비산을 위한 폭약이 상하 구분된 공간에 충만될 수 있는 원기둥 형상의 광물캡슐을 발파공 내부에 입설 배치함에 따라 폭약의 폭발효율에 기인하여 암반의 투사면으로 철광석 입자의 타격이 유도되게 하는 광물캡슐 개재단계;와, 발파공 내부로 10~12% 범위의 함수율을 가지는 모래를 개재하여 발파시 유발되는 진동을 흡수하도록 유도하는 모래 충전단계;와, 발파공 내부로 0.5~0.8 범위의 편평률을 가지도록 화강암을 가공한 쇄석의 개재가 실시되고, 발파공경의 1/3 이내 범위인 15~20mm의 크기로 형성된 쇄석을 개재하는 쇄석 충전단계;와, 모래와 점토를 중량비 1:1로 혼합하여 13~14% 범위의 함수율을 가지도록 형성한 전색물을 충만시켜 발파공 입구를 전색하는 전색단계;로 구성된다.

Description

암반용 광물캡슐을 이용한 발파공법{Rock Blasting Method for using Minerals}
본 발명은 압축 강도에 비하여 인장 강도가 현저히 낮은 암석의 특성을 활용하여 암반 내에 수개의 천공을 실시하고, 이러한 천공 영역으로 다량의 폭약을 설치하여 발파함으로써 대상 암반을 파쇄하는 발파공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다단 결합 내지 분리 타입의 광물캡슐을 채택하여 해당 발파공 내에 소정의 순서로 적층 배치함으로써 기폭시 폭발력이 배가될 수 있도록 구성되는 암반용 광물캡슐을 이용한 발파공법에 관한 것이다.
암반발파작업은 드릴, 드리프터 등 다양한 형식의 천공기를 이용하여 암석에 발파공을 천공한 후 그 내부에 폭약을 장전하여 폭파하는 것이 일반적이다. 광산, 탄광, 채석장과 같은 곳에서 암석을 채취하기 위한 목적뿐만 아니라 단지조성, 도로, 터널시공 등 각종 토목공사장에서 암반을 파괴하기 위한 목적으로도 흔히 실시된다.
암반발파작업에는 진동, 폭음, 비산 등과 같은 발파공해가 필연적으로 수반되는바 발파예정지역 인근의 시설물과 지형을 사전에 파악하고 발파공해의 영향을 예측분석하여 발파로 인한 피해의 발생 없이 효율적이고 경제적인 발파작업을 수행하여야 한다. 따라서, 발파효율의 증대와 발파공해의 억제 사이에서 균형을 맞추는 것은 암반발파작업을 설계하는 데 있어서 중요한 문제이다.
종래의 일반적인 발파공법은 발파공의 천공, 폭약 장전, 발파공의 전색이라는 단순한 단계로 구성되므로 폭발력이 폭약의 주변인 발파공의 하부에만 집중되고 진동 및 폭음 역시 분산되지 못하여 크게 발생하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 암반 전반에 걸쳐 파쇄력이 고르게 미치도록 하여야 잔류석이 발생하는 등의 부작용을 막아 발파효율의 향상을 유도할 수 있는데 일반적인 발파공법으로는 더 많은 양의 폭약이 사용될 수밖에 없어 작업비용의 상승을 초래하는 문제점도 있었다.
상기와 같은 문제점을 인지하여 특허등록번호 제10-0882851호가 공지된바 있으며, 이는 발파공 내부에 암석으로 충진된 에어데크를 형성하여 기폭하는 암반발파방식이다. 발파공을 천공한 후 폭약을 장전하고 소정의 에어데크 공간을 형성하여 일정 공극비를 이루도록 암석을 충전하는데, 폭발시의 가스압을 공극 및 충전된 암석에 작용시켜 암석파괴가 이루어지도록 구성되는 방식이다.
하지만, 전술한 선행 기술사상에 의하면 발파공 및 에어데크 공간의 체적에 따라 충전할 암석의 크기 및 양을 정밀하게 계산하여 적용해야 하는 번거로움이 있어 현실적인 대안이 되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창출된 것으로, 폭발력의 극대화 및 이를 위한 광물캡슐 그리고 기존에 비해 차별화된 적층 타입을 채택하여 보다 안정적이면서 정확한 발파공법이 이루어질 수 있도록 하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 발파공법을 구성함에 있어서,
상기 발파공법은 발파예정암반에 천공기를 이용하여 일정 간격 및 깊이의 발파공을 천공하는 발파공 천공단계(S1); 상기 발파공 내부로 10~12% 범위의 함수율을 가지는 모래를 개재하여 발파시 유발되는 진동을 흡수하도록 유도하는 모래 충전단계(S2); 상기 발파공 내부로 0.5~0.8 범위의 편평률을 가지도록 화강암을 가공한 쇄석의 개재가 실시되고, 발파공경의 1/3 이내 범위인 15~20mm의 크기로 형성된 쇄석을 개재하는 쇄석 충전단계(S3); 7~13mm의 크기를 가진 철광석 입자와 철광석 입자의 비산을 위한 폭약이 상하 구분된 공간에 충만될 수 있는 원기둥 형상의 광물캡슐을 발파공 내부에 입설 배치함에 따라 폭약의 폭발효율에 기인하여 암반의 투사면으로 철광석 입자의 타격이 유도되게 하는 광물캡슐 개재단계(S4); 상기 발파공 내부로 0.5~0.8 범위의 편평률을 가지도록 화강암을 가공한 쇄석의 개재가 실시되고, 발파공경의 1/3 이내 범위인 15~20mm의 크기로 형성된 쇄석을 개재하는 쇄석 충전단계(S5); 상기 발파공 내부로 10~12% 범위의 함수율을 가지는 모래를 개재하여 발파시 유발되는 진동을 흡수하도록 유도하는 모래 충전단계(S6); 모래와 점토를 중량비 1:1로 혼합하여 13~14% 범위의 함수율을 가지도록 형성한 전색물을 충만시켜 발파공 입구를 전색하는 전색단계(S7);를 포함하여서 구성되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 광물캡슐 개재단계에서의 광물캡슐(100)은 적어도 상하 3개소의 공간으로 구획 분할되어 서로 탈부착될 수 있도록 형성하되, 폭약 및 폭약의 점화를 위한 전선과 연결된 뇌관을 내부 공간에 충만시키고 상면이 원추 형상으로 돌출 형성되는 제2폭약통(110);과, 제2폭약통의 상면을 수용하도록 상하 내통된 원기둥 형상으로 이루어져 내부 공간으로 7~13mm의 크기를 가진 철광석 입자가 충만되는 충진용기(120);와, 충진용기의 상방을 통해 원추 형상으로 돌출 형성된 하면이 수용되고 내부 공간에 폭약 및 폭약의 점화를 위한 전선과 연결된 뇌관을 충만시키는 제1폭약통(130);으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광물캡슐(100)은 나사결합에 의하여 결합 내지 분리가 실시되게 하는 것을 포함하고, 제1폭약통(130)의 하단; 충진용기(120)의 상하단; 제2폭약통(110)의 상단;에는 서로 대응되는 나사산을 연장 형성하여서 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1,2폭약통(130,110)은 각 내부 공간으로 폭약과 뇌관을 충만시킬 수 있도록 제1폭약통의 상방 및 제2폭약통의 하방에서 나사 결합에 의한 탈부착이 이루어지는 밀폐덮개(131,111)가 더 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1,2폭약통(130,110) 및 충진용기(120)의 중앙으로 상하 내통되는 관통홀(170)을 더 형성하여 폭약의 점화를 위한 전선이 인입 배치될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 쇄석, 모래, 점토를 비롯하여 강도가 우수한 철광석과 같은 광물을 소정의 캡슐에 충만 후 기 설정된 순서로 적층 배열함으로써 기폭시 폭발력 및 파쇄력을 더욱 극대화하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 구성되는 발파공법을 개략적으로 도시한 플로어 차트.
도 2는 도 1의 발파공법을 개략적으로 도시한 개념도.
도 3은 본 발명에 적용되는 광물캡슐을 발췌하여 상세 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 분해 사시도.
도 5는 도 3의 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 광물캡슐의 기폭 과정을 순차적으로 도시한 예시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의하여 구성되는 광물캡슐을 도시한 사시도.
이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 다양한 실시 예에 대해 살펴보고, 이에 의한 작용 및 효과를 일괄적으로 기술하면 다음과 같다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고, 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명은 압축 강도에 비하여 인장 강도가 현저히 낮은 암석의 특성을 활용하여 암반 내에 수개의 천공을 실시하고, 이러한 천공 영역으로 다량의 폭약을 설치하여 발파함으로써 대상 암반을 파쇄하는 발파공법에 관하여 개시된다.
무엇보다, 본 발명은 다단 결합 내지 분리 타입의 광물캡슐을 채택하여 해당 발파공 내에 소정의 순서로 적층 배치함으로써 기폭시 폭발력이 배가될 수 있도록 구성되는 암반용 광물캡슐을 이용한 발파공법에 관련된 것임을 주지한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 구성되는 발파공법을 개략적으로 도시한 플로어 차트이고, 도 2는 도 1의 발파공법을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 발명에서 특징으로 제시하는 발파공법은 도 1 내지 2에 도시된 바와 같이 발파예정암반에 천공기를 이용하여 일정 간격 및 깊이의 발파공을 천공하는 발파공 천공단계(S1); 상기 발파공 내부로 10~12% 범위의 함수율을 가지는 모래를 개재하여 발파시 유발되는 진동을 흡수하도록 유도하는 모래 충전단계(S2); 상기 발파공 내부로 0.5~0.8 범위의 편평률을 가지도록 화강암을 가공한 쇄석의 개재가 실시되고, 발파공경의 1/3 이내 범위인 15~20mm의 크기로 형성된 쇄석을 개재하는 쇄석 충전단계(S3); 7~13mm의 크기를 가진 철광석 입자와 철광석 입자의 비산을 위한 폭약이 상하 구분된 공간에 충만될 수 있는 원기둥 형상의 광물캡슐을 발파공 내부에 입설 배치함에 따라 폭약의 폭발효율에 기인하여 암반의 투사면으로 철광석 입자의 타격이 유도되게 하는 광물캡슐 개재단계(S4); 상기 발파공 내부로 0.5~0.8 범위의 편평률을 가지도록 화강암을 가공한 쇄석의 개재가 실시되고, 발파공경의 1/3 이내 범위인 15~20mm의 크기로 형성된 쇄석을 개재하는 쇄석 충전단계(S5); 상기 발파공 내부로 10~12% 범위의 함수율을 가지는 모래를 개재하여 발파시 유발되는 진동을 흡수하도록 유도하는 모래 충전단계(S6); 모래와 점토를 중량비 1:1로 혼합하여 13~14% 범위의 함수율을 가지도록 형성한 전색물을 충만시켜 발파공 입구를 전색하는 전색단계(S7);를 포함한다.
상기 발파공 천공단계(S1)는 일반적으로 천공기를 사용하여 암반에 일정 간격 및 깊이의 발파공 천공작업을 실시하는데 암반의 성질 등에 따라 레그드릴, 드리프터, 싱커 등 다양한 형태의 천공기가 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 시공성 및 경제성이 우수한 크로울러 드릴을 이용하여 발파공 천공단계를 실시하였으나 작업상황에 따라 적절한 천공기를 선택하여 사용할 수 있음은 물론이다.
상기 광물캡슐 개재단계(S4)에서 암반발파시 사용되는 폭약류는 암반의 특성과 파쇄도 등을 고려하여 선정되는바, 본 발명에서는 진동 및 폭음의 감쇠에 유리하고 안정성과 내수성이 우수한 에멀전류의 폭약과 전기식 뇌관을 사용하여 상기 폭약 및 뇌관을 장전하는 단계에 적용하였다.
상기 모래 충전단계(S2,S6)에서 대상 모래는 10~12% 범위의 함수율을 가지는 것으로 채택하여 폭발시의 진동 및 폭음을 흡수하도록 한다.
이때, 광물캡슐(100)의 부가 채용으로 보다 강력해진 폭발력이 예상되므로 후술하게 될 전색단계 이전에 1차적으로 발파공해의 유발을 차단해주도록 함은 물론 광물캡슐의 하방 영역에서 또한 진동 내지 폭음을 흡수하여 측 방향으로의 발파력이 행사될 수 있도록 유도한다. 모래 알갱이의 크기가 크거나 함수량이 지나치게 적을 경우 전색효과를 제대로 발휘할 수 없고, 알갱이의 크기가 너무 작거나 함수량이 과할 경우 지나친 밀폐효과로 인해 폭약의 투사효과를 오히려 방해할 수 있으므로 상기 수치에 맞는 적절한 모래를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 쇄석 충전단계(S3,S5)에서 대상 쇄석은 쇄석기에 의해 파쇄되어 입자가 거칠고 각이 많은 형태의 돌로 구성된다. 일반적인 발파공법에서는 주로 자갈을 사용하는데 비해 본 발명에서는 소정의 쇄석을 사용함으로써 폭발력에 의한 쇄석의 각진 모서리가 암반의 투사면을 타격하는 효과가 극대화되므로 강한 파쇄력이 작용하도록 한다. 강도가 우수한 화강암을 파쇄한 쇄석을 사용하는 것이 효율적이되 그 크기는 15~20mm 범위에서 형성되고 발파공경의 1/3 이내의 쇄석을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 쇄석은 자칫 각진 모서리로 인하여 쇄석 상호간의 치합력이 증대될 수 있어 발파시 투사도를 떨어뜨리는 결과가 발생할 수도 있다. 따라서, 쇄석의 형상은 0.5~0.8 범위의 편평률을 가지는 형태로 구비하여 충전함으로써 발파공 내에서 수평방향의 투사도는 높아져 효율적으로 투사면을 타격하도록 하고 수직방향으로는 치합력이 작용하여 상승력이 저하되므로 오히려 밀폐효과가 유발되어 후술되는 전색단계에 일조하게 된다. 참고로, 편평률은 타원의 편평한 정도를 나타내는 수치로써 통상적으로 장반경에서 단반경을 뺀 값을 장반경으로 나누는 수학식에 의해 구해진다.
상기 전색단계(S7)는 발파공 입구를 밀폐하여 폭발력이 발파공 내부에서 극대화되도록 하는 동시에, 폭발시 발파공 내부의 모래, 쇄석과 같은 충전물이 외부로 비산되거나 발파공 내의 가스로 인한 탄진의 착화를 막아주도록 한다. 아울러, 적절한 구성의 전색은 폭음을 감쇠하는 효과 역시 상당하다.
그리고, 전색단계(S7)에 사용되는 전색물은 모래와 점토를 중량비 1:1로 혼합하여 구비하고 13~14% 범위의 함수율을 가지도록 구성한다. 상기 모래와 마찬가지로 함수량의 차이에 따라 전색효과가 크게 달라질 수 있으므로 상기 수치에 맞는 적절한 전색물을 사용하는 것이 바람직하다. 전색 후 발파공 외부에 소정의 비산방지용 매트를 덮어주면 발파시 발생할 수 있는 비산석으로 인한 피해를 더욱 예방할 수 있다.
도 3은 본 발명에 적용되는 광물캡슐을 발췌하여 상세 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해 사시도이고, 도 5는 도 3의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 광물캡슐의 기폭 과정을 순차적으로 도시한 예시도이다.
본 발명에서는 폭발력의 극대화를 유도하기 위하여 도 3 내지 6에 도시된 바와 같은 광물캡슐(100)을 더 부가한다.
상기 광물캡슐 개재단계(S4)에서의 광물캡슐(100)은 적어도 상하 3개소의 공간으로 구획 분할되어 서로 탈부착될 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다.
이와 관련하여 상세하게는, 폭약 및 폭약의 점화를 위한 전선과 연결된 뇌관을 내부 공간에 충만시키고 상면이 원추 형상으로 돌출 형성되는 제2폭약통(110);과, 제2폭약통의 상면을 수용하도록 상하 내통된 원기둥 형상으로 이루어져 내부 공간으로 7~13mm의 크기를 가진 철광석 입자가 충만되는 충진용기(120);와, 충진용기의 상방을 통해 원추 형상으로 돌출 형성된 하면이 수용되고 내부 공간에 폭약 및 폭약의 점화를 위한 전선과 연결된 뇌관을 충만시키는 제1폭약통(130);으로 구성될 수 있다.
특히, 상기 광물캡슐(100)은 나사결합에 의하여 결합 내지 분리가 실시되게 하는 것을 포함하되, 이를 위해 제1폭약통(130)의 하단; 충진용기(120)의 상하단; 제2폭약통(110)의 상단;에는 서로 대응되는 나사산을 연장 형성하여서 구성된다.
상기에서 제1,2폭약통 및 충진용기의 형상은 본 발명의 요부가 되는 것으로, 상하 폭약통으로부터 유발되는 폭발력에 동반하여 이들 사이 공간에 개재된 충진용기의 순간 파열을 유도하기 위함이다.
즉, 상하면이 개방된 충진용기로 하여금 원추 형상의 일면을 가진 각 제1,2폭약통의 삽입 수용이 이루어질 경우 제1,2폭약통의 원추 부분이 충진용기 내부로 보다 심도있게 진입되고, 이러한 상태에서 폭발력이 행사되면 제1,2폭약통의 원추 부분이 파열되면서 이에 따른 전단력으로 충진용기의 중앙 영역을 좌우로 분리시키는 힘에 기인하여 측 방향으로의 발파력 내지 비산력이 더욱 집중될 수 있는 것이다. 이때, 충진용기 내부에 수용된 수개의 철광석 입자가 폭발력에 동반하여 측부의 암반을 가격하게 되므로 또 다른 발파 효과를 기대할 수 있다.
다시 말해서, 본 발명에서는 측방에 집중되는 보다 나은 폭발력 내지 비산거리의 극대화, 그리고 암반에 대한 타격량의 증대를 위하여 소정의 광물캡슐을 채용하였는바, 제1,2폭약통과 충진용기가 지닌 형상적 특성에 기인하여 제1,2폭약통의 기폭시 해당 폭발력을 충진용기의 중앙 부분에 집중되게 함으로써 자연스럽게 충진용기의 양분화가 이루어짐에 따라 충진용기 내부에 수용된 철광석 입자를 양쪽 측방으로 집중시키는 방식으로 보다 효율적이고 적극적인 비산을 유도하게 된다. 이와 관련한 도면은 6이다.
또한, 상기 제1,2폭약통(130,110)은 각 내부 공간으로 폭약과 뇌관을 충만시킬 수 있도록 제1폭약통의 상방 및 제2폭약통의 하방에서 나사 결합에 의한 탈부착이 이루어지는 밀폐덮개(131,111)가 더 구성된다.
상기 밀폐덮개(131,111)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1폭약통의 상면에 해당하는 부분의 개폐를 위하여 또는 제2폭약통의 하면에 해당하는 부분의 개폐를 위하여 구비되므로 해당 내부 공간으로 적정량의 폭약 및 뇌관을 수용할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의하여 구성되는 광물캡슐을 도시한 사시도이다.
본 발명에서는 도 7에 도시한 것처럼 상기 제1,2폭약통(130,110) 및 충진용기(120)의 중앙으로 상하 내통되는 관통홀(170)을 더 형성할 수 있다.
이러한 관통홀은 폭약의 점화를 위한 전선이 인입 배치될 수 있는 수단으로 작용하는바, 제1폭약통 또는 제2폭약통에 선택적으로 전선을 유입시키거나 제1,2폭약통 모두에 전선을 부여함으로써 산발적 혹은 동시다발적인 폭발력이 행해질 수 있도록 유도함으로써 소정의 목적을 달성한다.
한편, 발파예정암반의 성질 및 특성과 외부환경요인에 따라서 발파공의 천공장, 체적 등의 조건이 다양해질 수 있는데 이러한 조건을 종합적으로 고려한 발파설계는 적절한 폭발력 및 비산력을 이끌어내는 데 중요한 요인이 될 수 있음은 물론이고, 폭약의 장약량을 절약해주고 잔류석 및 발파공해의 발생을 최소화하는데에도 영향력을 미치게 되므로 보다 효율적인 발파작업이 이루어질 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예 및 비교예를 통하여 시험발파를 실시하고 각각의 발파진동 및 폭음과 파쇄도의 측정결과를 비교해보고자 한다. 아울러 하기한 내용 이외의 발파조건들은 모두 동일하게 정하여 실시하였음을 주지한다.
크로울러 드릴을 이용하여 암반에 일정 간격 및 깊이의 발파공을 천공하고, 모래와 쇄석을 순차적으로 삽입한 후 폭약, 광물, 폭약의 순으로 적층 배열하여 재차 쇄석, 모래, 전색의 순으로 발파공을 메운다.
상기 단계들을 실시하기 위한 상세한 발파설계조건으로 발파공의 천공구경은 45mm, 천공장은 2.5m의 수직공으로 형성하였으며 사용폭약은 에멀전류 폭약인 뉴마이트 32mm, 장약량은 0.25㎏/hole, 뇌관은 전기뇌관을 사용하였다.
실시예 1에서는 전술한 바와 같이 폭약과 광물의 배열을 별도의 캡슐에 의하지 않고 발파공 내에 단순 적층하여서 완료하였다.
결과적으로, 상하 폭약 사이에 개재된 광물의 비산은 폭약의 기폭으로 인해 유도될 수 있었고, 이는 기존 대비 암반에 대한 타격량을 현저하게 증대시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
아울러, 상기에서 타격량은 같은 양의 폭약, 장약임에도 종래와 대비해 크게 개선되었고, 무엇보다 주목하여야 할 것은 이렇듯 타격량의 증대에도 불구하고 단순히 모래와 전색만으로 행해지던 종래에 비해 발파진동 및 폭음 발생에 있어서는 의심할 만한 문제점을 유발하지 않음은 물론, 오히려 기존 방식(비교예 1)에 비해 다단 적층 배열방식으로부터 진동 및 폭음 발생을 억제할 수 있는 것으로 확인되므로 의미를 부여할 수 있을 것으로 판단된다.
크로울러 드릴을 이용하여 암반에 일정 간격 및 깊이의 발파공을 천공하고, 모래와 쇄석을 발파공에 순차적으로 삽입한 후 광물캡슐을 일체형으로 삽입 개재하되, 광물캡슐은 도 2와 같은 형상으로 채택하여 각 구분된 공간으로 하여금 폭약, 광물, 폭약의 순으로 적층 배열한 다음 재차 쇄석, 모래, 전색의 순으로 발파공을 메운다.
상기 단계들을 실시하기 위한 상세한 발파설계조건으로 발파공의 천공구경은 45mm, 천공장은 2.5m의 수직공으로 형성하였으며 사용폭약은 에멀전류 폭약인 뉴마이트 32mm, 장약량은 0.25㎏/hole, 뇌관은 전기뇌관을 사용하였다.
실시예 2에서는 전술한 바와 같이 폭약과 광물의 배열을 별도의 캡슐에 의존하여 실행하였다.
결과적으로, 실시예 1에 비해 광물의 비산거리 및 타격량의 증대에 뚜렷한 효과를 보였으며, 이는 기존 방식과 대비하여 보건대 더욱 크나큰 차이가 드러나는바 광물캡슐의 적용으로 암반에 대한 타격량이 현저하게 증대될 수 있음을 확인할 수 있었다.
아울러, 상기에서 타격량은 실시예 1과 같은 양의 폭약, 장약임에도 종래와 대비해 크게 개선되었고, 무엇보다 상호 일체형으로 조립 형성된 광물캡슐은 이렇듯 타격량의 증대에 크게 기여하면서도 단순히 모래와 전색만으로 행해지던 종래에 비해 발파진동 및 폭음 발생에 있어서는 의심할 만한 문제점을 유발하지 않음은 물론, 오히려 기존 방식(비교예 1,2)에 비해 다단 적층 배열방식으로부터 진동 및 폭음 발생을 억제할 수 있는 것으로 확인되므로 그 효능을 입증할 수 있을 것으로 판단된다.
<비교예 1>
크로울러 드릴을 이용하여 암반에 일정 간격 및 깊이의 발파공을 천공하고, 폭약 및 뇌관을 장전한다. 모래와 점토를 혼합한 전색물을 충전하여 발파공 입구를 전색한다.
상기 단계들을 실시하기 위한 상세한 발파설계조건으로 발파공의 천공구경은 45mm, 천공장은 2.5m의 수직공으로 형성하였으며, 사용폭약은 에멀전류 폭약인 뉴마이트 32mm, 장약량은 0.25㎏/hole, 뇌관은 전기뇌관을 사용하였다.
비교예 1은 가장 일반적인 암반발파공법의 실시형태로써 폭발력이 발파공 하부에만 집중되는 문제점이 있어 잔류석의 발생 빈도가 높아 발파효율이 떨어질 뿐만 아니라 암반에 대한 타격량이 만족할 만한 수준으로 이루어지지 않았으며, 특히 이때의 타격량은 측 방향으로 집중되지 못하고 사방으로 분산됨에 따라 발파 효율성의 저하를 야기하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 전색물만으로는 발파진동 및 폭음을 흡수하는데 한계가 있으므로 특히 도심지에서 실시할 경우 발파공해로 인한 환경오염과 민원의 발생이 예상된다.
<비교예 2>
크로울러 드릴을 이용하여 암반에 일정 간격 및 깊이의 발파공을 천공하고, 폭약 및 뇌관을 장전한다. 모래 및 쇄석을 발파공에 순차적으로 삽입 개재한 다음 모래와 점토를 혼합한 전색물을 충전하여 발파공 입구를 전색한다.
상기 단계들을 실시하기 위한 상세한 발파설계조건으로 발파공의 천공구경은 45mm, 천공장은 2.5m의 수직공으로 형성하였으며, 사용폭약은 에멀전류 폭약인 뉴마이트 32mm, 장약량은 0.25㎏/hole, 뇌관은 전기뇌관을 사용하였다.
비교예 2는 또 하나의 일반적인 암반발파공법의 실시형태로써 비교예 1에 비해 쇄석과 모래의 부가 채택이 이루어지지만, 비교예 1과 마찬가지로 폭발력이 발파공 하부에만 집중되는 문제점이 있어 잔류석의 발생 빈도가 높아 발파효율이 떨어질 뿐만 아니라 암반에 대한 타격량이 만족할 만한 수준으로 이루어지지 않았음을 확인할 수 있었다. 이때의 타격량 또한 측 방향으로 집중되지 못하고 사방으로 분산됨에 따라 발파 효율성의 저하를 야기하고 있으며, 전색물만으로 행하던 비교에 1에 비해 발파진동 및 폭음을 흡수하는 것이 다소 개선되었음을 확인할 수 있었다.
하기 표 1은 실시예 1 내지 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 2에 따른 발파진동 및 폭음과 파쇄도를 측정한 결과를 나타낸다. 발파진동 및 폭음은 발파원으로부터 20m와 40m 지점에서 각각 측정하였다. 앞서 주지하였듯 상기한 내용 이외의 발파조건들은 모두 동일하게 정하여 실시하였음을 분명히 한다.
측정거리
 구분 예상진동치
(cm/sec)		 진동
(cm/sec)		 폭음(dB/A)
(허용조건 75dB 이하)		 파쇄도

20m

 실시예 1 0.074 0.034 70.4 균열, 파쇄
실시예 2 0.069 0.031 69.8 균열, 파쇄
비교예 1 0.162 0.085 78.1 균열
비교예 2 0.108 0.064 75.6 파쇄

40m

 실시예 1 0.059 0.029 66.9 균열, 파쇄
실시예 2 0.056 0.027 64.5 균열, 파쇄
비교예 1 0.097 0.054 72.7 균열
비교예 2 0.061 0.032 69.4 파쇄
상기 결과에서 나타나는 바와 같이, 비교예 1의 일반적인 발파공법 및 쇄석과 모래의 충진이 이루어지는 비교예 2에 비해 본 발명의 실시예 2는 발파진동 및 폭음과 같은 발파공해의 감쇠 효과가 우수할 뿐만 아니라 광물의 비산에 따른 암반 전단력에 크게 기여하므로 발파 효율도 역시 극대화되고, 환경파괴를 유발하지 않고 도심지에서도 적용가능한 효율적이고 경제적인 이점을 가지는 것으로 나타났다.
상술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 쇄석, 모래, 점토를 비롯하여 강도가 우수한 철광석과 같은 광물을 소정의 캡슐에 충만 후 기 설정된 순서로 적층 배열함으로써 기폭시 폭발력 및 파쇄력을 더욱 극대화하는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100. 광물캡슐
110. 제2폭약통
120. 충진용기
130. 제1폭약통
170. 관통홀

Claims (5)

  1. 발파예정암반에 천공기를 이용하여 일정 간격 및 깊이의 발파공을 천공하는 발파공 천공단계(S1);
    상기 발파공 내부로 10~12% 범위의 함수율을 가지는 모래를 개재하여 발파시 유발되는 진동을 흡수하도록 유도하는 모래 충전단계(S2);
    상기 발파공 내부로 0.5~0.8 범위의 편평률을 가지도록 화강암을 가공한 쇄석의 개재가 실시되고, 발파공경의 1/3 이내 범위인 15~20mm의 크기로 형성된 쇄석을 개재하는 쇄석 충전단계(S3);
    7~13mm의 크기를 가진 철광석 입자와 철광석 입자의 비산을 위한 폭약이 상하 구분된 공간에 충만될 수 있는 원기둥 형상의 광물캡슐을 발파공 내부에 입설 배치함에 따라 폭약의 폭발효율에 기인하여 암반의 투사면으로 철광석 입자의 타격이 유도되게 하는 광물캡슐 개재단계(S4);
    상기 발파공 내부로 0.5~0.8 범위의 편평률을 가지도록 화강암을 가공한 쇄석의 개재가 실시되고, 발파공경의 1/3 이내 범위인 15~20mm의 크기로 형성된 쇄석을 개재하는 쇄석 충전단계(S5);
    상기 발파공 내부로 10~12% 범위의 함수율을 가지는 모래를 개재하여 발파시 유발되는 진동을 흡수하도록 유도하는 모래 충전단계(S6);
    모래와 점토를 중량비 1:1로 혼합하여 13~14% 범위의 함수율을 가지도록 형성한 전색물을 충만시켜 발파공 입구를 전색하는 전색단계(S7);를 포함하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 암반용 광물캡슐을 이용한 발파공법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광물캡슐 개재단계(S4)에서의 광물캡슐(100)은 적어도 상하 3개소의 공간으로 구획 분할되어 서로 탈부착될 수 있도록 형성하되, 폭약 및 폭약의 점화를 위한 전선과 연결된 뇌관을 내부 공간에 충만시키고 상면이 원추 형상으로 돌출 형성되는 제2폭약통(110);과, 제2폭약통의 상면을 수용하도록 상하 내통된 원기둥 형상으로 이루어져 내부 공간으로 7~13mm의 크기를 가진 철광석 입자가 충만되는 충진용기(120);와, 충진용기의 상방을 통해 원추 형상으로 돌출 형성된 하면이 수용되고 내부 공간에 폭약 및 폭약의 점화를 위한 전선과 연결된 뇌관을 충만시키는 제1폭약통(130);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 암반용 광물캡슐을 이용한 발파공법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광물캡슐(100)은 나사결합에 의하여 결합 내지 분리가 실시되게 하는 것을 포함하고, 제1폭약통(130)의 하단; 충진용기(120)의 상하단; 제2폭약통(110)의 상단;에는 서로 대응되는 나사산을 연장 형성하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 암반용 광물캡슐을 이용한 발파공법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1,2폭약통(130,110)은 각 내부 공간으로 폭약과 뇌관을 충만시킬 수 있도록 제1폭약통의 상방 및 제2폭약통의 하방에서 나사 결합에 의한 탈부착이 이루어지는 밀폐덮개(131,111)가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 암반용 광물캡슐을 이용한 발파공법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1,2폭약통(130,110) 및 충진용기(120)의 중앙으로 상하 내통되는 관통홀(170)을 더 형성하여 폭약의 점화를 위한 전선이 인입 배치될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 암반용 광물캡슐을 이용한 발파공법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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