KR101769084B1 - 터널 굴착용 암벽 절삭장치 및 절삭방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널 굴착용 암벽 절삭장치 및 절삭방법에 관한 것으로서, 특히 터널 등을 굴착할 때 암벽에서 암석블럭을 절삭하여 심빼기할 수 있는 터널 굴착용 암벽 절삭장치 및 절삭방법에 관한 것이다.
본 발명의 터널 굴착용 암벽 절삭장치는, 본체와; 상기 본체에 전후방향(X축방향) 이동 가능하게 장착된 구동부와; 막대 형상으로 이루어져 일단이 상기 본체의 전방 양단에서 Y축방향으로 상호 이격되어 결합되고, 타단이 X축방향으로 돌출되어 배치되는 2개 이상의 진입암과; 상기 진입암의 타단에 결합되는 방향전환부와; 상기 구동부, 진입암 및 방향전환부를 따라 설치된 폐루프 형상의 와이어쏘;를 포함하여 이루어지되, 상기 구동부의 작동에 의해 상기 와이어쏘는 이동하고, 상기 구동부의 전후 이동에 의해 상기 와이어쏘의 장력이 조절되며, 상기 방향전환부는, 상기 진입암의 타단에서 회전축이 X축방향 및 Y축방향에 수직인 Z축방향으로 설치되어 회전하는 제1롤러부와; 상기 진입암의 타단에서 회전축이 상기 제1롤러부와 수직을 이루는 X축방향으로 설치되어 회전하는 제2롤러부;를 포함하여 이루어지며, 상기 제1롤러부와 제2롤러부에 의해 상기 와이어쏘는 2개 이상의 상기 진입암 사이에서의 이동궤적 방향이 전환되는 것을 특징으로 한다.

Description

터널 굴착용 암벽 절삭장치 및 절삭방법 { ROCK CUTTING APPARATUS AND METHOD FOR TUNNEL EXCAVATION }

본 발명은 터널 굴착용 암벽 절삭장치 및 절삭방법에 관한 것으로서, 특히 터널 등을 굴착할 때 암벽에서 암석블럭을 절삭하여 심빼기할 수 있는 터널 굴착용 암벽 절삭장치 및 절삭방법에 관한 것이다.

일반적으로, 산악지역을 관통하는 도로, 철로 또는 도심지 지하철을 건설하기 위하여 터널을 굴착하고 있으며, 산악지역 및 도심지 지하공간은 통상 여러 종류의 암류로 구성된 연암층과 경암층의 지질구조를 가지고 있다.

이와 같이 터널을 굴착할 때 발파에 의한 굴착이 기계굴착에 비하여 비용이 저렴하고 굴착속도가 빠르기 때문에 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 발파에 의한 터널 굴착은 대부분 화약을 사용하기 때문에 발파에 의한 소음과 진동에 의하여 터널이 굴착되는 주변환경에 예기치 못한 피해가 발생될 수 있다.

따라서, 발파의 효율성을 높이기 위하여는 1회로 발파당 굴진장을 증대시켜야 하는 반면, 발파에 의한 지반진동, 소음, 폭풍압 및 분진발생 등의 발파 피해를 저감시켜야만 한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 터널의 심발부에서 심빼기를 하는 터널발파 공법이 이용되고 있다.

터널 시공시 암벽에서 심빼기 즉 암석블럭을 절삭하여 분리하는 기술과 관련하여, 최근에는 대한민국 공개특허 제10-2015-0139232호, 등록특허 제10-1508205호 등에 나타나 있는 바와 같이 와이어 쏘를 이용한 방법 및 장치가 개발되고 있다.

그러한, 이러한 종래의 암벽 절삭장치는, 와이어 쏘를 이용하여 암벽에서 암석블럭의 측면 및 배면을 절삭하는데 어려움이 있었고, 또한 절삭된 암석블럭을 암벽으로부터 인출시키는 과정에서도 어려움이 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0027429호 대한민국 공개특허 제10-2015-0139232호 대한민국 등록특허 제10-1508205호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 암벽에서 암석블럭의 측면 및 배면을 절삭할 때 보다 견고하게 지지하면서 용이하게 절삭할 수 있고, 절삭된 암석블럭을 암벽으로부터 용이하게 인출시킬 수 있는 터널 굴착용 암벽 절삭장치 및 절삭방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 터널 굴착용 암벽 절삭장치는, 본체와; 상기 본체에 전후방향(X축방향) 이동 가능하게 장착된 구동부와; 막대 형상으로 이루어져 일단이 상기 본체의 전방 양단에서 Y축방향으로 상호 이격되어 결합되고, 타단이 X축방향으로 돌출되어 배치되는 2개 이상의 진입암과; 상기 진입암의 타단에 결합되는 방향전환부와; 상기 구동부, 진입암 및 방향전환부를 따라 설치된 폐루프 형상의 와이어쏘;를 포함하여 이루어지되, 상기 구동부의 작동에 의해 상기 와이어쏘는 이동하고, 상기 구동부의 전후 이동에 의해 상기 와이어쏘의 장력이 조절되며, 상기 방향전환부는, 상기 진입암의 타단에서 회전축이 X축방향 및 Y축방향에 수직인 Z축방향으로 설치되어 회전하는 제1롤러부와; 상기 진입암의 타단에서 회전축이 상기 제1롤러부와 수직을 이루는 X축방향으로 설치되어 회전하는 제2롤러부;를 포함하여 이루어지며, 상기 제1롤러부와 제2롤러부에 의해 상기 와이어쏘는 2개 이상의 상기 진입암 사이에서의 이동궤적 방향이 전환되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1롤러부는, 상기 진입암의 외측에 설치된 제1외측롤러부와; 상기 진입암의 내측에 설치된 제1내측롤러부로 이루어지고, 상기 제2롤러부는 상기 제1외측롤러부와 제1내측롤러부 사이에 배치된다.

상기 와이어쏘의 이동궤적은, 상기 와이어쏘가 상기 제1외측롤러부와 제1내측롤러부를 따라 이동되는 제1이동궤적과; 상기 와이어쏘가 상기 제1외측롤러부와 제2롤러부를 따라 이동되는 제2이동궤적으로 이루어지되, 상기 제1이동궤적과 제2이동궤적은 상기 제1내측롤러부와 제2롤러부에 의해 상기 와이어쏘의 이동궤적이 서로 수직을 이루게 된다.

상기 진입암의 타단에 결합되는 보조드릴과; 상기 보조드릴을 회전시키는 드릴모터;를 더 포함하여 이루어진다.

상기 진입암의 타단에서 X축방향으로 더 돌출되어 결합되고, X축방향을 중심으로 회전하는 지지롤러;를 더 포함하여 이루어지되, 상기 지지롤러의 외경은 상기 방향전환부가 설치된 상기 진입암의 외경보다 크게 형성된다.

상기 본체에 결합되는 고정브라켓과; 상기 고정브라켓에 설치되어 상기 본체를 X축방향을 중심으로 회전시키는 회전모터;를 더 포함하여 이루어진다.

상기 구동부는, 상기 본체에 X축방향으로 이동 가능하게 장착된 슬라이더와; 상기 슬라이더에 결합되고 상기 와이어쏘가 감싸는 구동모터와; 상기 본체에 X축방향으로 설치된 랙기어와; 상기 슬라이더에 고정 결합되고 상기 랙기어에 맞물리는 기어가 회전 가능하게 장착된 이동모터;를 포함하여 이루어지되, 상기 이동모터의 작동에 의해 상기 슬라이더는 상기 랙기어를 따라 전후방향으로 이동된다.

또는 상기 구동부는, 상기 본체에 X축방향으로 이동 가능하게 장착된 슬라이더와; 상기 슬라이더에 결합되고 상기 와이어쏘가 감싸는 구동모터와; 상기 본체 및 슬라이더에 결합되어 상기 슬라이더를 상기 본체에 대해 X축방향으로 이동시키는 실린더;를 포함하여 이루어진다.

상기 본체의 전방에서 X축방향으로 돌출되어 암벽으로부터 분리된 암석블럭에 형성된 구멍의 내측벽에 밀착되는 파지부;를 더 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 터널 굴착용 암벽 절삭방법은, 회전하는 와이어쏘를 암벽에 깊이방향(X축방향)으로 이동시켜 직선형상의 절개선을 형성하고, 이를 반복 수행하여 암벽에 폐루프 형상의 절개선을 형성하며, 상기 절개선에 의해 암벽과 구분되는 암석블럭을 형성하는 측면절삭단계와; 배면이 상기 암벽에 결합된 상기 암석블럭의 배면을 와이어쏘를 이용하여 절삭하여 암벽으로부터 상기 암석블럭을 분리시키는 배면절삭단계와; 상기 암석블럭의 앞면에 형성된 구멍에 파지부를 삽입하고, 상기 파지부의 이동에 의해 상기 암석블럭을 암벽으로부터 인출시키는 인출단계와; 발파하여 형성하고자 하는 터널의 형상을 따라 와이어쏘를 이용하여 아치형상의 터널절개선을 형성하는 터널절개단계;를 포함하여 이루어진다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 터널 굴착용 암벽 절삭장치 및 절삭방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

암벽에서 암석블럭의 측면 및 배면을 절삭할 때, 제1롤러부와 제2롤러부에 의해 와이어쏘의 이동궤적 방향이 용이하게 전환됨으로써, 암석블럭의 측면 및 배면을 보다 용이하게 절삭할 수 있다.

또한, 보조드릴, 지지롤러 등에 의해 진입암을 보다 견고하게 지지하면서 암석블럭을 절삭할 수 있다.

또한, 파지부를 이용하여 절삭된 암석블럭을 암벽으로부터 용이하게 인출시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치의 평면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치의 측면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 방향전환부의 사시도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 방향전환부에 의한 와이어쏘의 이동궤적으로 도시한 설명도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치의 진입암을 천공홀에 삽입 배치하는 상태의 평면도,
도 6은 도 5에서 와이어쏘의 이동에 의해 암벽이 절삭되는 상태를 도시한 평면도,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치를 이용하여 암석블럭의 배면을 절삭하는 과정을 도시한 정단면도,
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 파지부에 의해 암석블럭을 인출시키는 과정의 평면도,
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치의 진입암 타단에 지지롤러를 장착하여 천공홀에 삽입 배치한 상태의 평면도,
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치에 의해 절삭된 암벽의 정면도,
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치의 평면도.

제1실시예

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 방향전환부의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 방향전환부에 의한 와이어쏘의 이동궤적으로 도시한 설명도이다.

본 발명의 터널 굴착용 암벽 절삭장치는 암벽의 발파를 하기에 앞서 발파시 발생되는 충격파를 최소화하고 발파하고자 하는 부위가 잘 발파되도록 하기 위해, 암벽에서 암석블럭(60)을 절삭하여 심빼기를 하는 장치에 관한 것이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 터널 굴착용 암벽 절삭장치는, 본체(10)와, 구동부(20)와, 진입암(30)과, 방향전환부(40)와, 와이어쏘(50)를 포함하여 이루어진다.

상기 본체(10)에는 상기 구동부(20), 진입암(30), 와이어쏘(50) 등이 결합된다.

이러한 상기 본체(10)에는 고정브라켓(11)이 결합되어, 본 발명의 터널 굴착용 암벽 절삭장치를 굴삭기, 이동대차 등의 장치에 설치할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 고정브라켓(11)에는 회전모터(12)가 설치되어, 도면에 도시된 바와 같이 상기 본체(10)를 상기 고정브라켓(11)에 대하여 X축방향을 중심으로 회전될 수 있도록 한다.

또한, 상기 본체(10)의 전방에서 X축방향으로 돌출되어 암석블럭(60)에 형성된 구멍의 내측벽에 밀착되는 파지부(13)가 장착될 수 있다.

이러한 상기 파지부(13)는 상기 진입암(30)보다 상부에 위치하도록 함이 바람직하다.

상기 파지부(13)는 후술하는 바와 같이 절삭된 암석블럭(60)에 결합되어, 상기 암석블럭(60)을 암벽으로부터 인출할 때 사용된다.

상기 구동부(20)는 상기 본체(10)의 후방에서 전후방향 즉 X축방향으로 이동 가능하게 장착된다.

이러한 상기 구동부(20)는, 슬라이더(21)와, 구동모터(22)와, 랙기어(23)와, 이동모터(24)를 포함하여 이루어진다.

상기 슬라이더(21)는 가이드레일 등을 통해 상기 본체(10)에 X축방향으로 이동 가능하게 장착된다.

상기 구동모터(22)는 상기 슬라이더(21)에 탑재되고, 상기 와이어쏘(50)가 감싸고 있다.

이러한 상기 구동모터(22)의 작동에 의해 상기 와이어쏘(50)는 이동된다.

보다 구체적으로는, 상기 구동모터(22)에 풀리가 결합되고, 상기 풀리에 상기 와이어쏘(50)가 감겨져 있다.

상기 랙기어(23)는 상기 본체(10)에 X축방향으로 설치되어 있다.

상기 이동모터(24)는 상기 슬라이더(21)에 고정 결합되고, 상기 랙기어(23)와 맞물리는 기어가 회전 가능하게 장착되어 있다.

따라서, 상기 이동모터(24)의 작동에 의해 상기 슬라이더(21)는 상기 랙기어(23)를 따라 전후방향 즉 X축방향으로 이동되게 된다.

위와 같이 상기 슬라이더(21)의 전후 이동에 의해 상기 와이어쏘(50)의 장력이 조절된다.

상기 진입암(30)은 막대 형상으로 이루어져 일단이 상기 본체(10)의 전방에 결합되고, 타단이 X축방향으로 돌출되어 배치된다.

본 실시예에서 상기 진입암(30)은 2개로 이루어져 상기 본체(10)의 전방 양단 즉 Y축방향으로 상호 이격되어 결합되고, 타단은 X축방향으로 돌출되게 배치되어 있다.

본 실시예의 도면에서 상기 진입암(30)은 2개로 도시되어 있지만, 상기 진입암(30)은 3개 이상으로 이루어질 수도 있다.

이러한 상기 진입암(30)은 후술하는 바와 같이 암벽에 형성된 천공홀(61)에 삽입된다.

그리고 상기 본체(10)의 양단에 장착된 상기 진입암(30)은 Y축방향으로 이동되어, 그 이격간격이 조절될 수 있도록 한다.

또한, 상기 진입암(30)의 타단에는 보조드릴(14)이 결합되고, 상기 진입암(30)의 일단에는 상기 보조드릴(14)을 회전시키는 드릴모터(15)가 장착된다.

위와 같은 상기 드릴모터(15)의 작동에 의해 상기 보조드릴(14)이 회전하면서 암벽에 침투되어 상기 진입암(30)의 타단이 흔들리지 않고 안정적으로 지지되도록 할 수 있다.

또한, 상기 진입암(30)의 타단에는 상기 보조드릴(14) 대신에 지지롤러(16)를 장착할 수도 있다.

상기 지지롤러(16)는 상기 진입암(30)의 타단에서 X축방향으로 더 돌출되고, X축방향을 중심으로 회전하도록 장착된다.

이때 상기 지지롤러(16)의 외경은 상기 방향전환부(40)가 설치된 상기 진입암(30)의 외경보다 크게 형성된다.

그리고, 상기 지지롤러(16)의 외경은 암벽에 형성된 천공홀(61)의 직경보다 약간 작게 형성되어, 상기 방향전환부(40) 및 진입암(30)이 상기 천공홀(61)의 내주면이 닿지 않고 상기 지지롤러(16)가 먼저 닿도록 한다.

위와 같은 상기 보조드릴(14)과 지지롤러(16)는 작업자가 작업상황에 따라 교체하여 사용할 수 있다.

상기 방향전환부(40)는 상기 진입암(30)의 타단에 결합되어, 상기 와이어쏘(50)의 이동방향으로 전환시키는 역할을 한다.

이러한 상기 방향전환부(40)는 제1롤러부(41)와 제2롤러부(44)로 이루어진다.

상기 제1롤러부(41)는 상기 진입암(30)의 타단에서 회전축이 X축방향 및 Y축방향에 수직인 Z축방향으로 설치되어 회전 가능하게 장착된다.

본 실시예에서 상기 제1롤러부(41)는, 상기 진입암(30)의 외측에 설치된 제1외측롤러부(42)와, 상기 진입암(30)의 내측에 설치된 제1내측롤러부(43)로 이루어진다.

상기 제2롤러부(44)는 상기 진입암(30)의 타단에서 회전축이 상기 제1롤러부(41)와 수직을 이루는 X축방향으로 설치되어 회전 가능하게 장착된다.

상기 제2롤러부(44)는 상기 제1외측롤러부(42)와 제1내측롤러부(43) 사이에 배치되며, 상기 제2롤러부(44)의 회전축은 상기 제1롤러부(41)의 회전축보다 약간 위쪽에 위치하도록 한다.

상기 와이어쏘(50)는 폐루프 형상으로 형성되어 상기 구동부(20), 진입암(30) 및 방향전환부(40)를 따라 무한궤도로 설치된다.

이러한 상기 와이어쏘(50)는 상기 구동부(20)의 작동에 의해 무한궤도 형태로 이동하고, 상기 구동부(20)의 전후 이동에 의해 상기 와이어쏘(50)의 장력이 조절된다.

그리고, 상기 와이어쏘(50)는 상기 제1롤러부(41)와 제2롤러부(44)에 의해 2개의 상기 진입암(30) 사이에서의 이동궤적 방향이 전환된다.

보다 구체적으로, 상기 와이어쏘(50)의 이동궤적은, 상기 와이어쏘(50)가 상기 제1외측롤러부(42)와 제1내측롤러부(43)를 따라 이동되는 제1이동궤적과, 상기 와이어쏘(50)가 상기 제1외측롤러부(42)와 제2롤러부(44)를 따라 이동되는 제2이동궤적으로 이루어진다.

상기 제1이동궤적과 제2이동궤적은 상기 제1내측롤러부(43)와 제2롤러부(44)에 의해 상기 와이어쏘(50)의 이동궤적이 서로 수직을 이루게 된다.

이하, 상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동과정에 대하여 살펴본다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치의 진입암(30)을 천공홀(61)에 삽입 배치하는 상태의 평면도이고, 도 6은 도 5에서 와이어쏘(50)의 이동에 의해 암벽이 절삭되는 상태를 도시한 평면도이며, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치를 이용하여 암석블럭(60)의 배면을 절삭하는 과정을 도시한 정단면도이고, 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 파지부(13)에 의해 암석블럭(60)을 인출시키는 과정의 평면도이며, 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치의 진입암(30) 타단에 지지롤러(16)를 장착하여 천공홀(61)에 삽입 배치한 상태의 평면도이고, 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치에 의해 절삭된 암벽의 정면도이다.

본 발명의 터널 굴착용 암벽 절삭방법은, 측면절삭단계와, 배면절삭단계와, 인출단계와, 터널절개단계를 포함하여 이루어진다.

상기 측면절삭단계는 회전하는 와이어쏘를 암벽에 깊이방향(X축방향)으로 이동시켜 직선형상의 절개선을 형성하고, 이를 반복 수행하여 암벽에 폐루프 형상의 절개선을 형성하며, 상기 절개선에 의해 암벽과 구분되는 암석블럭을 형성한다.

보다 구체적으로, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 암벽에 별도의 드릴 등을 이용하여 천공홀(61)을 형성한다.

본 실시예에서는 상기 암벽에 4개의 천공홀(61)을 형성하였다.

그 후 도 5(b)에 도시된 바와 같이 2개의 상기 천공홀(61)에 터널 굴착용 암벽 절삭장치의 진입암(30)을 삽입시킨다.

이때, 상기 진입암(30)의 타단에는 상기 보조드릴(14)이 장착되어 있는데, 상기 드릴모터(15)의 작동에 의해 상기 보조드릴(14)은 상기 천공홀(61)의 끝단에서 일부를 더 뚫고 침투하게 된다.

위와 같이 상기 보조드릴(14)이 천공홀(61)의 끝단에서 암벽을 더 뚫고 침투됨으로써, 상기 진입암(30)이 흔들림없이 안정된 상태에 있게 된다.

그리고, 상기 와이어쏘(50)는 상기 제1외측롤러부(42)와 제1내측롤러부(43)를 따라 상기 제1이동궤적으로 배치되고, 상기 암벽의 표면에 접하고 있게 된다.

위와 같이 상기 진입암(30)을 상기 천공홀(61)에 설치한 후에는, 상기 구동부(20)를 이용하여 상기 와이어쏘(50)를 이동시킨다.

상기 구동모터(22)에 의해 상기 와이어쏘(50)가 이동되고, 상기 이동모터(24)와 랙기어(23)에 의해 상기 슬라이더(21)가 후퇴함에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 암벽의 표면에 접하고 있던 상기 와이어쏘(50)는 장력이 증가되면서 상기 제1외측롤러부(42)와 제1내측롤러부(43)를 따라 이동하게 되고, 이로 인해 상기 와이어쏘(50)는 점점 X축방향으로 이동하여 상기 암벽을 절삭하게 된다.

이러한 과정에 의해 절삭이 완료된 암벽은 정면에서 봤을 때 도 7(a)에 도시된 바와 같이 상기 암벽에 1개의 절개선(62)이 형성되게 된다.

위와 같은 절삭과정을 반복하여 도 7(b)에 도시된 바와 같이 사각형상의 절개선(62)을 형성하고, 사각형상의 절개선(62) 안쪽에는 암벽으로부터 분리시키고자 하는 암석블럭(60)이 암벽으로부터 구분되게 된다.

이때, 도 7(b)에 도시된 바와 같은 상태에서 상기 암석블럭(60)은 배면이 암벽에 결합되어 있다.

상기 배면절삭단계는 배면이 상기 암벽에 결합된 상기 암석블럭의 배면을 와이어쏘를 이용하여 절삭하여 암벽으로부터 상기 암석블럭을 분리시키는 단계이다.

구체적으로, 도 7(c) 및 도 7(d)에 도시된 바와 같은 방법에 의해 상기 암석블럭(60)의 배면을 절삭하여야 한다.

먼저 도 7(c)에 도시된 바와 같이 상기 와이어쏘(50)를 사각형상의 상기 절개선(62)의 위쪽 및 옆쪽에 배치하고, 상기 진입암(30)을 하부의 천공홀(61)에 삽입 배치한다.

이때, 상기 보조드릴(14)은 상기 천공홀(61)의 끝단을 뚫고 배치된다.

위와 같은 과정에 의해 상기 와이어쏘(50)는 상기 절개선(62)을 따라 대략 '∩'형상으로 배치된다.

이때, 상기 와이어쏘(50)는 도 4(b)에 도시된 바와 같이 상기 제1외측롤러부(42)와 제2롤러부(44)를 따라 이동하는 상기 제2이동궤적으로 배치되게 된다.

상기 구동모터(22)에 의해 상기 와이어쏘(50)가 이동되면서 상기 슬라이더(21)가 후퇴함에 따라, 도 7(d)에 도시된 바와 같이 상기 암석블럭(60)의 상부에 위치하고 있던 상기 와이어쏘(50)는 점점 하강하게 되고, 이로 인해 상기 와이어쏘(50)는 상기 암석블럭(60)의 배면을 절삭하게 된다.

이때, 상기 진입암(30)은 상기 보조드릴(14)이 암벽에 삽입되어 있기 때문에, 상기 암석블럭(60)의 배면을 절삭하기 위해 상기 와이어쏘(50)를 상기 진입암(30)의 길이방향의 수직방향으로 잡아당겨도 상기 진입암(30)이 휘어지는 것을 방지할 수 있다.

상기 인출단계는 상기 암석블럭의 앞면에 형성된 구멍에 파지부를 삽입하고, 상기 파지부의 이동에 의해 상기 암석블럭을 암벽으로부터 인출시키는 단계이다.

구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같은 과정에 의해 상기 암석블럭(60)을 암벽으로부터 분리시키게 되면, 도 8에 도시된 바와 같은 과정을 통해 상기 암석블럭(60)을 암벽으로부터 빼내도록 한다.

이를 위해 상기 암석블럭(60)의 앞면에 구멍을 형성하도록 한다.

상기 암석블럭(60)에 형성된 구멍은 상기 천공홀(61)을 형성할 때 같이 형성할 수도 있고, 차후에 형성할 수도 있다.

도 8(a)에 도시된 바와 같이 상기 본체(10)에 결합된 상기 파지부(13)를 상기 암석블럭(60)에 형성된 구멍에 삽입 후 구멍의 내측벽에 밀착시킨다.

이때, 상기 파지부(13)는 상기 본체(10)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

그리고, 상기 파지부(13)는 상기 진입암(30)보다 상부에 장착되어, 상기 절개선(62)과 다른 위치에서 상기 암석블럭(60)에 결합될 수 있도록 한다.

그 후 상기 고정브라켓(11)을 통해 결합된 굴삭기 등을 후퇴시켜, 상기 파지부(13)에 의해 파지된 상기 암석블럭(60)을 암벽으로부터 빼내도록 한다.

그러면 도 10에 도시된 바와 같이 상기 암벽에는 상기 암석블럭(60)이 빠진 빈공간(S)이 형성되게 된다.

한편, 상기 천공홀(61)의 깊이가 상기 진입암(30)의 길이보다 더 길게 형성된 경우에는, 상기 보조드릴(14)로 천공홀(61)의 끝단을 뚫을 수 없다.

이때에는 상기 진입암(30)의 타단에서 상기 보조드릴(14)을 분리하고 상기 지지롤러(16)를 장착한다.

상기 지지롤러(16)의 외경은 상기 방향전환부(40)가 장착된 상기 진입암(30)의 외경보다 크기 때문에, 상기 천공홀(61)의 내부에서 상기 지지롤러(16)부는 상기 방향전환부(40) 및 진입암(30)보다 상기 천공홀(61)의 내주면에 먼저 접하게 된다.

따라서, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 암석블럭(60)의 배면을 절삭하고자 할 경우, 상기 와이어쏘(50)의 제2이동궤적에 의해 상기 진입암(30)의 길이방향의 수직방향으로 힘이 작용하더라도, 상기 지지롤러(16)가 상기 천공홀(61)의 내주면에 먼저 접하여, 상기 진입암(30) 및 방향전환부(40)가 상기 천공홀(61)의 내주면에 접하여 파손되는 것을 방지할 수 있다.

상기 터널절개단계는 도 10에 도시된 바와 같이 폭약 등을 발파하여 형성하고자 하는 터널의 형상을 따라 상기 와이어쏘를 이용하여 아치형상의 터널절개선(TC)을 형성하는 단계이다.

이러한 상기 터널절개단계는 상기 암벽에 다수개의 천공홀(61)을 형성하고, 각각의 천공홀 사이를 상기 와이어쏘를 이용하여 절개함으로써 형성하고자 하는 아치형상의 터널과 유사한 상기 터널절개선(TC)을 형성할 수 있게 된다.

이러한 상기 터널절개선(TC)에 의해, 폭약의 발파시 형성하고자 하는 터널모양을 보다 쉽고 정확하게 형성할 수 있으며, 폭약의 발파에 의해 충격이 상기 터널절개선(TC)에서 차단되어 외부로 전달되는 것을 방지할 수 있다.

위와 같은 본 발명의 터널 굴착용 암벽 절삭장치에 의해, 암벽의 발파에 앞서 상기 암벽에서 암석블럭(60)을 용이하게 절삭하여 분리시킬 수 있다.

제2실시예

도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 터널 굴착용 암벽 절삭장치의 평면도이다.

제2실시예는 제1실시예와 비교하여 상기 구동부(20)에 차이가 있는바, 이를 중심으로 설명한다.

상기 구동부(20)는, 슬라이더(21)와 구동모터(22)와 실린더(25)를 포함하여 이루어진다.

상기 슬라이더(21)는 상기 본체(10)에 X축방향으로 이동 가능하게 장착된다.

상기 구동모터(22)는 상기 슬라이더(21)에 탑재되고, 상기 와이어쏘(50)가 감싸고 있다.

상기 실린더(25)는 일단이 하우징이 상기 본체(10)에 결합되고, 내부에서 이동하는 플런저가 상기 슬라이더(21)에 장착된다.

따라서, 상기 플런저의 동작에 의해 상기 슬라이더(21)는 상기 본체(10)를 따라 X축방향으로 이동하게 되면서 상기 와이어쏘(50)의 장력을 조절하게 된다.

그 외 다른 사항은 제1실시예와 동일 유사한 바 자세한 설명은 생략한다.

본 발명인 터널 굴착용 암벽 절삭장치 및 절삭방법은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

10 : 본체, 11 : 고정브라켓, 12 : 회전모터, 13 : 파지부, 14 : 보조드릴, 15 : 드릴모터, 16 : 지지롤러,
20 : 구동부, 21 : 슬라이더, 22 : 구동모터, 23 : 랙기어, 24 : 이동모터, 25 : 실린더,
30 : 진입암,
40 : 방향전환부, 41 : 제1롤러부, 42 : 제1외측롤러부, 43 : 제1내측롤러부, 44 : 제2롤러부,
50 : 와이어쏘,
60 : 암석블럭, 61 : 천공홀, 62 : 절개선.

Claims (10)

1. 본체와;
   상기 본체에 전후방향(X축방향) 이동 가능하게 장착된 구동부와;
   막대 형상으로 이루어져 일단이 상기 본체의 전방 양단에서 Y축방향으로 상호 이격되어 결합되고, 타단이 X축방향으로 돌출되어 배치되는 2개 이상의 진입암과;
   상기 진입암의 타단에 결합되는 방향전환부와;
   상기 구동부, 진입암 및 방향전환부를 따라 설치된 폐루프 형상의 와이어쏘;를 포함하여 이루어지되,
   상기 구동부의 작동에 의해 상기 와이어쏘는 이동하고, 상기 구동부의 전후 이동에 의해 상기 와이어쏘의 장력이 조절되며,
   상기 방향전환부는,
   상기 진입암의 타단에서 회전축이 X축방향 및 Y축방향에 수직인 Z축방향으로 설치되어 회전하는 제1롤러부와;
   상기 진입암의 타단에서 회전축이 상기 제1롤러부와 수직을 이루는 X축방향으로 설치되어 회전하는 제2롤러부;를 포함하여 이루어지며,
   상기 제1롤러부는,
   상기 진입암의 외측에 설치된 제1외측롤러부와; 상기 진입암의 내측에 설치된 제1내측롤러부로 이루어지고,
   상기 제2롤러부는 상기 제1외측롤러부와 제1내측롤러부 사이에 배치되며,
   상기 와이어쏘의 이동궤적은,
   상기 와이어쏘가 상기 제1외측롤러부와 제1내측롤러부를 따라 이동되는 제1이동궤적과;
   상기 와이어쏘가 상기 제1외측롤러부와 제2롤러부를 따라 이동되는 제2이동궤적으로 이루어지며,
   상기 와이어쏘는 상기 제1내측롤러부와 제2롤러부에 의해 서로 수직을 이루는 상기 제1이동궤적과 제2이동궤적으로 이동궤적 방향이 전환되는 것을 특징으로 하는 터널 굴착용 암벽 절삭장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항1에 있어서,
   상기 진입암의 타단에 결합되는 보조드릴과;
   상기 보조드릴을 회전시키는 드릴모터;를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터널 굴착용 암벽 절삭장치.
5. 청구항1에 있어서,
   상기 진입암의 타단에서 X축방향으로 더 돌출되어 결합되고, X축방향을 중심으로 회전하는 지지롤러;를 더 포함하여 이루어지되,
   상기 지지롤러의 외경은 상기 방향전환부가 설치된 상기 진입암의 외경보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 터널 굴착용 암벽 절삭장치.
6. 청구항1에 있어서,
   상기 본체에 결합되는 고정브라켓과;
   상기 고정브라켓에 설치되어 상기 본체를 X축방향을 중심으로 회전시키는 회전모터;를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터널 굴착용 암벽 절삭장치.
7. 청구항1에 있어서,
   상기 구동부는,
   상기 본체에 X축방향으로 이동 가능하게 장착된 슬라이더와;
   상기 슬라이더에 결합되고 상기 와이어쏘가 감싸는 구동모터와;
   상기 본체에 X축방향으로 설치된 랙기어와;
   상기 슬라이더에 고정 결합되고 상기 랙기어에 맞물리는 기어가 회전 가능하게 장착된 이동모터;를 포함하여 이루어지되,
   상기 이동모터의 작동에 의해 상기 슬라이더는 상기 랙기어를 따라 전후방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 터널 굴착용 암벽 절삭장치.
8. 청구항1에 있어서,
   상기 구동부는,
   상기 본체에 X축방향으로 이동 가능하게 장착된 슬라이더와;
   상기 슬라이더에 결합되고 상기 와이어쏘가 감싸는 구동모터와;
   상기 본체 및 슬라이더에 결합되어 상기 슬라이더를 상기 본체에 대해 X축방향으로 이동시키는 실린더;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터널 굴착용 암벽 절삭장치.
9. 청구항1에 있어서,
   상기 본체의 전방에서 X축방향으로 돌출되어 암벽으로부터 분리된 암석블럭에 형성된 구멍의 내측벽에 밀착되는 파지부;를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터널 굴착용 암벽 절삭장치.
10. 청구항9에 기재된 터널 굴착용 암벽 절삭장치를 이용하여 암벽을 절삭하는 방법에 있어서,
    회전하는 와이어쏘를 암벽에 깊이방향(X축방향)으로 이동시켜 직선형상의 절개선을 형성하고, 이를 반복 수행하여 암벽에 폐루프 형상의 절개선을 형성하며, 상기 절개선에 의해 암벽과 구분되는 암석블럭을 형성하는 측면절삭단계와;
    배면이 상기 암벽에 결합된 상기 암석블럭의 배면을 와이어쏘를 이용하여 절삭하여 암벽으로부터 상기 암석블럭을 분리시키는 배면절삭단계와;
    상기 암석블럭의 앞면에 구멍을 형성하고, 상기 구멍에 파지부를 삽입하여 상기 파지부를 상기 구멍의 내측벽에 밀착시키며, 상기 파지부의 이동에 의해 상기 암석블럭을 암벽으로부터 인출시키는 인출단계와;
    발파하여 형성하고자 하는 터널의 형상을 따라 와이어쏘를 이용하여 아치형상의 터널절개선을 형성하는 터널절개단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터널 굴착용 암벽 절삭 방법.

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