KR101704013B1 - 단일 및 복합 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 및 직렬 확장 발파공법 - Google Patents

단일 및 복합 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 및 직렬 확장 발파공법 Download PDF

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Abstract

단일 및 복합 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 및 직렬 확장 발파공법에 관하여 개시된다. 자유면에서 발파 영역을 확정하는 발파 영역 확정단계; 확정된 발파 영역 범위에서 발파 구심 위치를 결정하고, 결정된 위치에 중앙 발파 장약공을 천공하는 단계; 중앙 발파 장약공의 외곽으로 간격을 두어 밴드 그룹으로 묶여지도록 복수의 외곽 발파 장약공들을 천공하는 단계; 및, 발파공들에 충전되는 폭약을 정해진 기폭 순서에 따라 지연 시차를 두어 순차적으로 기폭하는 기폭단계;를 포함함으로써, 발파시공에서 진동과 소음 및 비산 등 발파공해가 적은 친환경적인 발파공법을 제공한다.

Description

단일 및 복합 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 및 직렬 확장 발파공법{Single and complex free surface in phase expansion and a series of free surface blasting method using a differential delay}
본 발명은 다양한 노천발파 기준을 충족하면서 소음과 진동 및 비산석 발생 등의 발파공해를 억제하는 단일 및 복합 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 및 직렬 확장 발파공법에 관한 것이다.
건설 및 토목 공사에서 지반 또는 암반 굴착을 위해 발파공사를 하고 있으나 안전사고와 소음과 민원 발생, 환경파괴 등이 문제로 되고 있다. 노천발파의 기준은 미진동 암 파쇄굴착(미진동 발파), 정밀진동 제어 발파, 소/중 규모 진동제어 발파, 일반 진동제어 발파, 대규모 발파 등으로 정해져 있다(2006년 대한민국 국토부, 표준 발파 기준 참조).
현재 암반굴착에서 폭약을 사용하는 발파공법은 기계나 화학적 처리로 대체되는 다른 굴착공법들에 비해 공기 단축, 경제성과 효율성 그리고 시공성 등에서 우수한 것으로 평가되고 있지만 암반굴착 주변 환경에 따라 그 적용이 제한되고 있다. 암반 발파에서는 발파로 인해 생성되는 에너지 중의 일부인 0.5∼20%가 탄성파로 변환되어 발파진동(ground shock)으로 소모되는 것으로 밝혀져 있는데 발파진동은 지반속으로 전파되면서 연속적으로 지면에서는 진폭과 주기를 갖는 진동으로 나타나 적절히 제어하지 못하면 발파현장과 주변 건축 구조물에 나쁜 영향을 미치고, 인체 및 가축에도 피해를 주게 된다. 또한, 발파과정에서 폭음 및 비산석 발생 등의 발파공해를 일으킨다. 기존의 발파공법은 거주 인구 및 건물 등의 구조물 밀도가 높은 도심지, 또는 그 인접지역, 그리고 각종 도로의 주변 등에서는 그 적용이 곤란한 실정이다.
발파진동과 발파소음을 저감시키기 위한 예로서, 발파시 발생 되는 진동 및 소음 진행을 차단 및 흡수하기 위하여 복수의 폭약 발파시간을 조절하고 폭약을 순차적으로 발파시키는 노천발파공법이 대한민국 등록특허공보 제10-1387371호에 개시되어 있다. 자유면에 형성하는 장약공의 위치 배열을 1,2,3...n차 등의 발파 장약공으로 조정하여 형성하고 발파 장약공들을 일정한 시차를 두고 차례로 발파시키는 발파공법에 부응하는 심발공 배치에 관하여 대한민국 등록특허 제10-0395409호에 개시되어 있다.
기존의 발파공법들은 장약공들을 1,2,3..n차 발파 장약공들로 배치하고, 장착공들에 대하여 시차를 두고 차례로 발파시켜 어느 정도의 진동과 소음저감 효과를 기대할 수 있었으나, 다양한 노천발파에 이용되거나 만족할만한 진동과 소음저감을 얻는데 미흡했다.
이에 따라, 거주 인구 및 건물 등 밀도가 높은 도심지, 또는 그 인접지역, 그리고 각종 도로의 주변 등과 같이 발파공법의 적용이 현실적으로 어려운 지역에서 자유롭게 적용하여 암반을 굴착할 수 있는 발파공법이 여전히 요구되고 있는바, 본 출원인 발명자는 발파공법의 적용 제한에 따른 사정을 감안하여 단일 또는 복합 자유면에서 지연 시차를 이용, 자유면을 위상 또는 직렬로 확장하여 발파하는 새로운 발파공법을 제안한다.
특허문헌1. 국내 등록특허공보 등록번호 제10-0395409호(공고일 2003.08.27)
특허문헌2. 국내 등록특허공보 등록번호 제10-1387371호(공고일 2014.04.22)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은, 도심지와 농촌지역 구분없이 주변 주택과 축사 및 공공시설물 등에 영향을 미치지 않고 발파공사장 주변을 통행하는 차량이나 보행자 통제 없이 발파작업을 진행할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 다양한 노천발파공법에 친환경적으로 범용 되는 발파공법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하여 자유면을 위상으로 확장하여 발파하는 발파공법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 복합 자유면에 지연 시차를 이용하여 자유면을 직렬적으로 확장하여 발파하는 발파공법을 제공하는데 있다.
상기 목적들은, 본 발명에 따르면, 단일 자유면에서 발파 영역을 확정하는 발파 영역 확정단계; 확정된 발파 영역 범위에서 발파 구심이 되는 중앙 발파 장약공의 위치를 결정하고, 결정된 위치에 중앙 발파 장약공을 천공하는 단계; 중앙 발파 장약공의 외곽으로 간격을 두어 아치 상의 위상 궤도를 설정하는 단계; 상기 위상 궤도를 따라 적어도 한 겹 이상의 위상 차를 갖는 아치 밴드 그룹으로 묶여지도록 복수의 외곽 발파 장약공들을 천공하는 단계; 및, 상기 중앙 발파 장약공, 외곽 발파 장약공)들에 충전되는 폭약을 정해진 기폭 순서에 따라 지연 시차를 두어 순차적으로 기폭하는 기폭단계;로 이루어지는, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 단일 자유면에 천공하는 중앙 발파 장약공과 외곽 발파 장약공은, 직경이 서로 같거나, 또는 중앙 발파 장약공의 직경을 외곽 발파 장착공에 비해 상대적으로 더 크게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 중앙 발파 장약공을 기준으로 외곽 발파 장약공들은 위상 간 이격 거리와 장약공들의 상호 간격을 위상 궤도를 따라 대칭적으로 정렬하여 천공하는, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 위상 궤도를 이탈하여 아치 밴드 그룹으로 묶이지 않는 외곽 발파 장약공들에 대하여, 기폭 순서를 별도로 조정하는 단계를 더 포함하는, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 중앙 발파 및 외곽 발파 장약공들의 천공은, 단일 자유면의 표면 면적 10제곱미터(m2)에 대하여, 천공 직경을 45 내지 75mm, 천공 깊이는 3 내지 6m, 천공 간격은 0.7 내지 1.5m로 단일 자유면에 천공하는, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 중앙 발파 및 외곽 발파 장약공들에 충전하는 폭약은 에멀젼계 폭약을 사용하고, 기폭장치로는 다단식 발파기를 사용하는, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법을 특징으로 한다.
또한, 중앙 발파 및 외곽 발파 장약공들에 충전되는 폭약의 기폭 시간 간격은 0.1 내지 0.5초의 지연 시차를 두고 순차적으로 기폭 하는, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법을 특징으로 한다.
또한, 기폭단계에서는, 중앙 발파 장약공, 아치 밴드 그룹으로 정렬된 외곽 발파 장약공들에 충진된 폭약을 중앙 발파 장약공에서부터 기폭하는 기폭 1단계; 및 외곽 발파 장약공들을 지연 시차를 두고 순차적으로 기폭하는 기폭 2단계로 이루어지는, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징은, 2 이상의 복합 자유면 중 하나의 자유면을 선택하여 발파 영역을 확정하는 발파 영역 확정단계; 확정된 발파 영역 범위에서 발파 기준이 되는 중앙 발파 장약공의 위치를 결정하고, 결정된 위치에 중앙 발파 장약공을 천공하는 단계; 중앙 발파 장약공을 중심으로 외곽 양 방향으로 간격을 두어 제1 직렬 밴드 그룹으로 묶여지도록 복수의 외곽 발파 장약공들을 직렬적으로 천공하고, 제1 직렬 밴드 그룹에 대하여, 외곽 발파 장약공이 제2 직렬 밴드 그룹으로 직렬적으로 묶여져 층을 형성하도록 천공하는 단계; 및 중앙 발파 장약공, 외곽 발파 장약공들에 충전되는 폭약을 정해진 기폭 순서에 따라 지연 시차를 두어 순차적으로 기폭하는 기폭단계;로 이루어지는, 복합 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 직렬 확장 발파공법을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 기폭단계에서는, 중앙 발파 장약공, 제1 및 제2 직렬 밴드 그룹으로 정렬되어 천공된 외곽 발파 장약공들에 충전된 폭약을 중앙 발파 장약공에서부터 기폭하는 기폭 1단계; 및 외곽 발파 장약공들을 지연 시차를 두고 순차적으로 기폭하는 기폭 2단계로 이루어지는, 복합 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 직렬 확장 발파공법을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 도심지와 농촌지역 구분없이 주변 주택과 축사 및 공공시설물 등에 영향을 미치지 않고 발파공사장 주변을 통행하는 차량이나 보행자 통제 없이 발파작업을 진행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 다양한 노천발파공법에 친환경적으로 범용 되는 발파공법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하여 자유면을 위상으로 확장하여 발파할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 복합 자유면에 지연 시차를 이용하여 자유면을 직렬적으로 확장하여 발파할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단일 자유면의 위상 확장 발파를 위한 발파 장약공 천공 배열의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 자유면의 직렬 확장 발파를 위한 발파 장약공의 천공 배열 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 발파 패턴의 예시로서, 발파 장약공에 폭약이 충전된 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 발파 장약공 기폭에서 나타날 수 있는 진동파장의 예상도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 발파공법에 적용에 의한 발파 후 상태를 비교 평가하기 위한 지반 발파의 참고 설명도로서, (a)는 기존 발파공법 적용 예, (b)는 본 발명의 발파공법 적용 예이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 발파공법에 적용에 의한 기폭 과정을 비교 평가하기 위한 지반 발파의 참고 설명도로서, (a)는 기존 발파공법 적용 예, (b)는 본 발명의 발파공법 적용 예이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 발파공법에 적용에 의한 기폭 과정을 비교 평가하기 위한 암반 발파의 참고 설명도로서, (a)는 기존 발파공법 적용 예, (b)는 본 발명의 발파공법 적용 예이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 발파공법에 적용에 의한 발파 후 상태를 비교 평가하기 위한 암반 발파의 참고 설명도로서, (a)는 기존 발파공법 적용 예, (b)는 본 발명의 발파공법 적용 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 '단일 및 복합 자유면에서 지연 시차를 이용하여 자유면을 위상 및 직렬적으로 확장 발파하는 발파공법'을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 사용된 용어로서 '단일 자유면'은 암반 또는 지반의 어느 하나의 면을 의미한다. '복합 자유면'은 발파 대상이 되는 암반 또는 지반의 면이 2 이상의 면을 포함하는 면의 의미일 수 있다. '위상(차)(궤도)'은 발파 중심을 기준으로 외곽으로 형성되는 임의의 계층일 수 있다. '아치'는 발파공을 호 또는 원형상으로 배열하는 것을 의미할 수 있다. '밴드(그룹)'는 띠의 의미로 해석되거나 이해될 수 있다. '중앙 발파 장약공' 및 '외곽 발파 장약공'은 총괄적인 의미로 '발파공'으로도 혼용될 수 있다.
본 발명은 단일 또는 복합 자유면에서 뇌관의 기폭시차를 늘려서 기폭시켜 나가면서 기폭된 발파공의 암반을 파쇄시키면서 자유면을 확장시켜 폭음과 진동을 저감시키고 비산석의 발생을 억제시키는 발파공법이다. 뇌관의 기본적인 지연 시차는 20 내지 25ms로 되어 있으나 이것을 40ms 내지 100ms까지 다양하게 현장여건에 맞게 시차를 늘리거나 줄이는 것을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단일 자유면의 위상 확장 발파를 위한 발파 장약공 천공 배열의 모식도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 단일 자유면(100)에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법은, 먼저, 단일 자유면(100)에 발파 영역(a1)을 확정한다.
확정된 발파 영역(a1)에서 발파 구심이 되는 중앙 발파 장약공(200)의 위치를 결정하고, 결정된 위치에 중앙 발파 장약공(200)을 천공한다.
그리고, 중앙 발파 장약공(200)의 외곽으로는 간격(L1)을 두어 아치 상의 위상 궤도(a2)를 임의로 정한다.
그리고, 위상 궤도(a2)를 따라 적어도 한 겹 이상의 위상 차를 갖는 아치 밴드 그룹(G1)으로 묶여지도록 복수의 외곽 발파 장약공(210)들을 원주상으로 천공한다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙 발파 장약공(200), 외곽 발파 장약공(210)들에 충전되는 폭약(300)을 정해진 기폭 순서에 따라 지연 시차를 두어 순차적으로 기폭함으로써, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하여 자유면을 위상으로 확장으로 하면서 순차적으로 기폭하여 발파한다.
순차 기폭과 관련하여 도 1을 참조하면, 발파 장약공의 총 갯 수는 70개이고, 각각의 발파 장약공들은 1~70번으로 순서를 정하여 기폭시키는 예로 제시되어 있다. 중앙 발파 장약공(200)이 가장 빠른 1번 이고, 외곽으로 갈수록 점진적으로 발파 순서는 뒤쳐지도록 조정되어 있으며, 정해진 순서대로 모두 임의의 지연 시차를 두고 기폭시킨다.
본 발명의 실시 예에 따른 자유면 위상 확장 발파공법을 도 1을 참조하여 구체적으로 설명한다.
단일 자유면(100)에 천공하는 중앙 발파 장약공(200)과 외곽 발파 장약공(210)은, 직경이 서로 같거나, 또는 중앙 발파 장약공(200)의 직경을 외곽 발파 장착공(210)에 비해 상대적으로 더 크게 형성할 수 있다.
바람직하게는 모든 발파 장약공의 직경 사이즈가 동일한 크기로 통일될수록 폭약의 충전이나 기폭장치의 뇌관 등 운용에 유리할 수 있으며, 발파 장약공을 계획된 위치에 오차 없이 천공할 수 있어서 유리하다. 또한, 통일된 발파 장약공의 직경 사이즈는 발파 진동의 진폭과 주기 및 진동 경로의 추적, 예측 등을 위한 분석과 해석에서 불규칙적인 크기의 발파 장약공에 비해 보다 유리할 수 있다. 그러나, 여기에 한정되거나 제한되지는 않는다.
또한, 중앙 발파 장약공(200)을 기준으로 외곽 발파 장약공(210)들은 위상 간 이격 거리(L2)와 장약공(200)(210)들의 상호 간격(L3)을 대칭적으로 정렬하여 천공하는 것이 바람직할 수 있다. 마찬가지로 발파 장약공의 대칭적 정렬 천공은 발파 진동의 진폭과 주기 및 진동 경로의 추적, 예측 등을 위한 분석과 해석에서 불규칙적인 발파 장약공에 비해 보다 유리한 조건을 제공한다. 단일 자유면(100)에 대한 확장 발파에서 자유면을 고르고 균일하게 발파할 수 있도록 하는데에도 불규칙적으로 천공되는 발파 장약공에 비해 유리하다. 그러나, 여기에 한정되거나 제한되지는 않는다.
또한, 임의의 정해지는 위상 궤도(a2)를 이탈하여 아치 밴드 그룹(G1)으로 묶이지 않는 외곽 발파 장약공(210)들에 대하여는 기폭 순서를 별도로 조정하여 기폭시킨다. 기폭 순서는 하나의 아치 밴드 그룹(G1)을 기준으로 귀속시켜 정해줄 수 있다.
단일 자유면(100)에 대한 중앙 발파 및 외곽 발파 장약공(200)(210)들의 천공은, 단일 자유면(100)의 표면 면적 10제곱미터(m2)에 대하여, 천공 직경을 45 내지 75mm, 천공 깊이는 3 내지 6m, 천공 간격은 0.7 내지 1.5m로 천공하는 것이 바람직하다.
중앙 발파 및 외곽 발파 장약공(200)(210)들에 충전하는 폭약(300)은 에멀젼계 폭약을 사용하고, 기폭장치로는 다단식 발파기를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 전기식 발파 폭약으로는, 입경을 가지는 질산암모늄과 경유가 혼합된 에멀젼계 폭약과 질산암모늄과 알루미늄 분말로 이루어지는 분상 폭약을 혼합하여 제조된 폭약을 사용할 수도 있다. 이 경우 전기식 기폭 와이어에 의해 기폭된 주장약의 연소 속도가 빠르지 않기 때문에 저소음, 저진동이어서 비산 되지 않고 입자 상태로 파괴 시킬 수 있으므로 잔여물의 수거에 용이할 수 있다.
중앙 발파 및 외곽 발파 장약공(200)(210)들에 충전되는 폭약의 기폭 시간 간격은 0.1 내지 0.5초의 지연 시차를 두고 위상을 따라 순차적으로 기폭하는 것이 바람직하다.
기폭에서는, 중앙 발파 장약공(200), 아치 밴드 그룹(G1)으로 정렬된 외곽 발파 장약공(210)들에 충전된 폭약을 중앙 발파 장약공(200)에서부터 기폭하고, 외곽 발파 장약공(210)들을 지연 시차를 두고 순차적으로 기폭 시킨다.
본 발명의 실시 예에 따른 복합 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 직렬 확장 발파공법을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 자유면의 직렬 확장 발파를 위한 발파 장약공 천공 배열의 모식도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복합 자유면(120)에서 지연 시차를 이용하는 자유면(110)의 직렬 확장 발파공법은, 먼저, 자유면(1100)에 발파 영역(a1)을 확정한다. 여기서 선택되는 자유면은 2이상의 복합 자유면(120) 중에서 선택된 자유면일 수 있다.
그리고, 확정된 발파 영역 범위에서 발파 기준이 되는 중앙 발파 장약공의 위치를 결정하고, 결정된 위치에 중앙 발파 장약공(200)을 천공한다.
그리고, 중앙 발파 장약공(200)을 중심으로 외곽 양 방향으로 간격(L3)을 두어 제1 직렬 밴드 그룹(G2)으로 묶여지도록 복수의 외곽 발파 장약공(210)들을 직렬적으로 천공하고, 제1 직렬 밴드 그룹(G2)에 대하여, 외곽 발파 장약공(210)이 제2 직렬 밴드 그룹(G2)으로 직렬적으로 묶여져 층을 형성하도록 발파 장약공들을 천공한다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 중앙 발파 장약공(200), 외곽 발파 장약공(210)들에 충전되는 폭약(300)을 정해진 기폭 순서에 따라 지연 시차를 두어 순차적으로 기폭한다.
순차 기폭과 관련하여 도 2를 참조하면, 발파 장약공의 총 갯 수는 50개이고, 각각의 발파 장약공들은 1~50번으로 순서를 정하여 기폭시키는 예로 제시되어 있다. 중앙 발파 장약공(200)이 가장 빠른 1, 11, 21, 31, 41번이고, 외곽으로 갈수록 점진적으로 발파 순서가 뒤쳐 지도록 조정되어 있으며, 정해진 순서대로 모두 임의의 지연 시차를 두고 기폭하여 발파한다.
기폭단계에서는, 중앙 발파 장약공(200), 제1 및 제2 직렬 밴드 그룹(G2)으로 정렬되어 천공된 외곽 발파 장약공(210)들에 충전된 폭약을 중앙 발파 장약공(200)에서부터 기폭하고, 외곽 발파 장약공(210)들을 지연 시차를 두고 순차적으로 기폭시킨다. 기폭장치는 이 분야에서 공지된 기폭장치를 사용할 수 있고 본 발명과 직접 관련이 없으므로 구체적인 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 발파 장약공 기폭에서 나타날 수 있는 진동파장의 예상도 이다. 도 4는 발파공을 1번, 2번, 3번, 4번으로 정하고 발파공이 기폭되었을 때 진동 파장은 1번부터 4번까지 순차적으로 기폭시간이 빠를 때와 느릴 때(지연시차)의 진동 파장거리와 진동발생 수치(진동 파동)는 차이가 나타나거나 변화가 나타날 수 있음을 알 수 있다.
도 5 내지 8은 본 발명의 실시 예에 따른 발파공법의 적용에서 기대할 수 있는 지반 또는 암반발파의 유형을 기존의 발파공법과 비교적으로 나타낸 참고 설명도 이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 발파공법 적용에 의한 발파 후 상태를 비교 평가하기 위한 지반 발파의 참고 설명도이다. (a)는 기존 발파공법 적용 예, (b)는 본 발명의 발파공법 적용 예이다. (a)는 발파공의 기폭에서 지연시차를 두지 않고 발파공을 무작위로 기폭하는 기존의 발파공법으로서, 누두공이 형성되고 지표면으로 비산이 발생 되지만, 본 발명의 발파공법을 적용하면 (b)와 같이 누두공이 형성되고 지표면으로는 비산이 발생 되지 않는 예이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 발파공법에 적용에 의한 기폭 과정을 비교 평가하기 위한 지반 발파의 참고 설명도로서, (a)는 기존 발파공법 적용 예, (b)는 본 발명의 발파공법 적용 예이다.
지반 발파에서, 발파공에 지연 시차를 두지 않고 무작위로 기폭하는 기존의 발파공법은 기폭 과정에서 (a)와 같이 지표면을 뚫고 비산이 발생 되지만, 본 발명의 발파공법을 적용하면 (b)와 같이 기폭이 지표면 내부에서 일어나고 비산물이 지표면을 뚫고 나가는 비산이 발생 되지 않는 예이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 발파공법에 적용에 의한 기폭 상태를 비교 평가하기 위한 암반 발파의 참고 설명도로서, (a)는 기존 발파공법 적용 예, (b)는 본 발명의 발파공법 적용 예이다.
암반 발파에서, 발파공에 지연 시차를 두지 않고 무작위로 기폭하는 기존의 발파공법은 기폭 과정에서 (a)와 같이 누두공 속에 파쇄암반이 일부는 이동되고 일부는 남아 있으며 발파공의 형태가 거의 소실되어 형태가 없어 지지만, 본 발명의 발파공법을 적용하면 (b)와 같이 파쇄대가 형성되어 암반이 파쇄되고 발파공의 형태는 거의 유실되지 않고 남아 있는 예이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 발파공법에 적용에 의한 기폭 후 상태를 비교 평가하기 위한 암반 발파의 참고 설명도로서, (a)는 기존 발파공법 적용 예, (b)는 본 발명의 발파공법 적용 예이다.
암반 발파에서, 발파공에 지연 시차를 두지 않고 무작위로 기폭하는 기존의 발파공법은 기폭 후 (a)와 같이 누두공 속으로 파쇄된 암석이 거의 다 이동되고 발파공의 형태가 없어 지지만, 본 발명의 발파공법을 적용하면 (b)와 같이 지표면이 융기되고 파쇄된 암반이 이완만 되고 이동하지 않으며 발파공의 형태는 약간 확장된 상태로 남아 있는 예이다.
본 발명과 비교되는 기존의 발파공법들은 대부분 이동식 발파로서 2~3 자유면을 이용하여 자유면 방향으로 파쇄된 암석을 이동시키므로 비산물이 멀리까지 이동하고 얇아진 자유면으로 인해 폭음이 강해지는데 비해, 본 발명의 발파공법은 각 발파공별로 기폭 되는 시간이 느리게 지연되며 발파된 개개의 발파공들을 확장하여 스스로 자유면을 형성하여 발파된 암석의 이동이 없고 그 자리에서 이완됨으로써 비산이 거의 발생하지 않는다.
또한, 본 발명은 발파공을 기폭하는 뇌관의 지연 시차를 늘려줌으로써 진동, 소음, 비산 석의 발생을 1차로 감소시키고, 시차 지연으로 먼저 기폭된 발파공의 암반이 완전히 파쇄된 후 다음 발파공이 기폭 되도록 조절하여 자유면을 확보하고 이를 통해 진동, 소음, 비산 발생을 2차로 차단할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 기존의 발파공법에 비해 발파시간을 단축시키고, 진동과 소음을 감쇄시키며, 비산 석 발생을 저수준으로 유지하여 친환경적 발파시공이 가능하고, 공사 비용을 절감하는데 유리하며, 다양한 노천발파 기준을 충족시키는 발파공법으로 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면으로 나타낸 일 실시예를 참고로 설명되었으나 실시예로 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있으며 수정과 변형이 이루어진 것은 본 발명의 기술 사상에 포함된다.
100: 단일 자유면 110: 자유면(2,3)
120: 복합 자유면 200: 중앙 발파 장약공
210: 외곽 발파 장약공 300: 폭약
G1: 아치 밴드 그룹(arc band) G2: 제1, 제2 직렬밴드 그룹

Claims (10)

  1. 단일 자유면에서 발파 영역을 확정하는 발파 영역 확정단계; 확정된 발파 영역 범위에서 발파 구심 위치를 결정하고, 결정된 위치에 중앙 발파 장약공을 천공하는 단계; 상기 중앙 발파 장약공의 외곽으로 간격을 두어 아치 상의 위상 궤도를 정하는 단계; 상기 위상 궤도를 따라 적어도 한 겹 이상의 위상 차를 갖는 아치 밴드 그룹으로 묶여지도록 복수의 외곽 발파 장약공들을 천공하는 단계; 및, 상기 중앙 발파 장약공, 외곽 발파 장약공들에 충전되는 폭약을 정해진 기폭 순서에 따라 지연 시차를 두어 순차적으로 기폭하는 기폭단계;로 이루어지며,
    상기 중앙 발파 및 외곽 발파 장약공들의 천공은, 단일 자유면의 표면 면적 10제곱미터(m2)에 대하여, 천공 직경을 45 내지 75mm, 천공 깊이는 3 내지 6m, 천공 간격은 0.7 내지 1.5m로 천공하고, 상기 중앙 발파 및 외곽 발파 장약공들에 충전되는 폭약의 기폭 시간 간격은 0.1 내지 0.5초의 지연 시차를 두고 순차적으로 기폭 하는, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단일 자유면에 천공하는 중앙 발파 장약공과 외곽 발파 장약공은, 직경이 서로 같거나, 또는 중앙 발파 장약공의 직경을 외곽 발파 장착공에 비해 더 크게 천공하는, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 발파 장약공을 기준으로 외곽 발파 장약공들은 위상 간 이격 거리와 발파 장약공들의 상호 간격을 대칭적으로 정렬하여 천공하는, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 아치 밴드 그룹으로 묶이지 않는 외곽 발파 장약공들에 대하여, 기폭 순서를 별도로 조정하는 단계를 더 포함하는, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 발파 및 외곽 발파 장약공들에 충전하는 폭약은 에멀젼계 폭약을 사용하고, 기폭장치로는 다단식 발파기를 사용하는, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기폭단계에서는, 중앙 발파 장약공과 외곽 발파 장약공들에 충전된 폭약을 중앙 발파 장약공에서부터 기폭하는 기폭 1단계; 및
    상기 중앙 발파 장약공을 포함하여 외곽 발파 장약공들의 기폭에서 지연 시차를 두어 순차적으로 기폭하는 기폭 2단계로 이루어지는, 단일 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 위상 확장 발파공법.
  9. 2 이상의 복합 자유면 중 하나의 자유면을 선택하여 발파 영역을 확정하는 발파 영역 확정단계; 확정된 발파 영역 범위에서 발파 기준이 되는 발파 장약공의 위치를 결정하고, 결정된 위치에 중앙 발파 장약공을 천공하는 단계; 중앙 발파 장약공을 중심으로 외곽 양 방향으로 간격을 두어 제1 직렬 밴드 그룹으로 묶여지도록 복수의 외곽 발파 장약공들을 직렬적으로 천공하고, 상기 제1 직렬 밴드 그룹에 대하여, 외곽 발파 장약공이 제2 직렬 밴드 그룹으로 직렬적으로 묶여져 발파층을 형성하도록 천공하는 단계; 및 상기 중앙 발파 장약공, 외곽 발파 장약공들에 충전되는 폭약을 정해진 기폭 순서에 따라 지연 시차를 두어 순차적으로 기폭하는 기폭단계;로 이루어지며,
    상기 중앙 발파 및 외곽 발파 장약공들의 천공은, 복합 자유면에서 선택된 하나의 자유면의 표면 면적 10제곱미터(m2)에 대하여, 천공 직경을 45 내지 75mm, 천공 깊이는 3 내지 6m, 천공 간격은 0.7 내지 1.5m로 천공하고, 상기 중앙 발파 및 외곽 발파 장약공들에 충전되는 폭약의 기폭 시간 간격은 0.1 내지 0.5초의 지연 시차를 두고 순차적으로 기폭 하는, 복합 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 직렬 확장 발파공법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기폭단계에서는, 중앙 발파 장약공과 외곽 발파 장약공들에 충전된 폭약을 중앙 발파 장약공에서부터 기폭하는 기폭 1단계; 및 상기 외곽 발파 장약공들을 지연 시차를 두고 순차적으로 기폭하는 기폭 2단계로 이루어지는, 복합 자유면에서 지연 시차를 이용하는 자유면의 직렬 확장 발파공법.
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