KR101780682B1 - 지관을 이용한 에어 데크 발파공법 - Google Patents

Abstract

지관을 이용한 에어 데크 발파공법이 개시된다. 본 발명의 지관을 이용한 에어 데크 발파공법은, 지관의 개방된 상단부에 컵 부재를 결합시켜 에어 공간을 마련하고, 컵 부재에 기폭제를 마련하는 단계; 및 컵 부재와 기폭제가 마련된 지관을 지하로 천공된 장약공에 삽입시켜 발파를 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지관을 이용한 에어 데크 발파공법{AIR DECK ROCK BLASTING METHOD USING CONDUIT}

본 발명은, 에어 데크 발파공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 지관을 이용하여 발파 효율을 향상시킬 수 있는 지관을 이용한 에어 데크 발파공법에 관한 것이다.

암석의 파괴를 위해 사용되는 폭약이 폭발시 발생되는 에너지는 크게 충격파 에너지와 가스압 에너지로 구분될 수 있다. 폭약에 의한 암석의 파괴역학적 측면에서 보면, 암석의 파괴는 충격파 에너지와 가스압 에너지의 동시작용에 의해 일어나게 되며, 각각 단계별 에너지 전이과정을 거치게 된다.

발파공 내에서 폭발된 화약의 폭발에너지는 우선적으로 암석의 파괴작용에 활용되고, 나머지는 진동, 소음, 비산을 유발시키는 에너지로 전이되어 나타나게 된다.

화약의 폭발 에너지가 암석을 파괴하는 과정에만 100% 이용된다면 소음, 진동, 비산의 에너지 전환은 발생 되지 않지만, 이는 현실적으로 불가능한 현상이며, 가급적 이 목표를 위해 최대한 접근하여 발파작업이 이루어지게 되면, 소음, 진동, 비산의 발생은 최대한 제어할 수 있게 된다.

일반적으로 발파공에 장약된 폭약이 폭발하는 경우에는 폭약의 폭굉에 의한 충격파와 폭약의 연소에 따른 가스압이 발생하게 되는데, 이 충격파에 의한 암석 파괴 기여도는 15%정도에 해당 되고, 폭약의 가스압에 의한 암석 파괴의 기여도는 85%에 해당되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 폭약의 폭발에 의한 암석의 파괴는 주로 가스압의 작용에 기인한 것임을 알 수 있다.

그러나 이 가스압 에너지의 일부는 암석의 파괴작용에 활용되지만, 일부는 활용되지 못하고, 공기 중에 그대로 전파되어 소음 에너지로 변환되는 경우가 많고, 일부는 암석을 비산 시키는 비산 에너지로 변환되기도 한다.

이러한 가스압의 작용을 인위적인 방법을 이용함으로써, 암석의 파괴에 대한 기여도를 조절할 수 있게 된다.

따라서, 암석의 파괴양상, 즉 파쇄도를 높이고자 하는 경우에는 이 가스압을 효과적으로 활용하게 되면 좋은 결과를 기대할 수 있다. 한편으로는 소음, 비산의 영향을 최대한 줄일 수 있는 방법이기도 하지만, 문제는 어떻게 활용하는가에 따른 활용방법의 선택에 있게 된다.

지금까지 이와 관련하여 많은 연구가 이루어져 왔으며, 그 대표적인 결과로써, 폭약의 폭발시 발생되는 가스압의 작용을 무엇인가 인위적인 작업과정을 통해 조절하는 방법인데, 이와 같은 인위적으로 가스압의 작용을 조절하여 활용하는 방법에는 크게 두 가지 방법이 있다.

첫째는, 암반의 사면 등을 보호할 목적으로 암석의 균열 발생을 최대한 적게 하기 위해 가스압의 작용을 최대한 낮춤으로써, 암석에 대한 파괴의 기여도를 감소시키는 방법이다. 둘째는, 소음 에너지 및 비산 에너지로 전환을 최대한 줄임과 동시에 폭약의 폭발에너지를 암석파괴 작용에 효과적으로 이용하여 발파효과를 증대시키기 위한 방법이다.

전자의 방법을 활용하는 대표적인 방법이 디커플링 효과(decoupling effect)를 활용하는 방법이며, 후자의 대표적인 방법이 바로 에어데크의 장약방법을 활용하는 것이다.

디커플링 효과를 활용하는 방법은 발파공의 직경보다 적은 직경의 폭약을 사용함으로써, 발파공에 미치는 폭발 압력을 감소시켜 발파공벽을 보호하게 된다. 이 경우에는 폭약의 가스압력을 암석의 파괴작용에 효과적으로 사용하지 못하기 때문에 발파효과 측면에서는 암석의 완전한 파쇄효과는 기대할 수 없다.

둘째는, 에어 데크의 장약방법을 활용하는 방법인데, 이 방법은 통상적인 암파쇄 목적에 사용되는 장약방법에 비해 장약 길이는 일정하게 하고, 에어 튜브를 사용하여 약실 체적을 증가시켜 폭발 가스압이 에어 데크 부분의 공간에 유효하게 작용하게 유도한다.

에어 튜브는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌등의 합성수지로 제작되며, 밀봉된 형태를 갖는다. 이러한 에어 튜브를 사용하면 폭약 폭발시 암반으로의 투사 면적을 크게 하여 폭발력이 암반에 작용하는 비표면적을 확대할 수 있다.

또한 폭약이 자유면 가까이 장전되어 폭발되므로 보다 적은 양의 폭약으로도 발파가 가능하며, 진동이 자유면 쪽으로 분산되어 발파진동을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

그러나 이 에어 튜브는 현장 작업 이전에 미리 외부에서 일정한 수치(지름 및 길이)로 절단되어 공급된 제품을 사용할 수밖에 없기 때문에, 폭약 주변 및 자유면상의 암반의 종류, 크기 혹은 지반압 등 주위 환경에 맞추어 튜브의 길이나 지름이 자유로이 변경 설치되어야 할 경우 이에 대응하기 곤란한 문제점이 있다.

특히 공벽이 매끄럽지 못하거나 수공(水空)적용 시 능률이 저하되고 사용이 제한되는 단점이 있다.

또한 작업 현장이나 주위 여건을 고려하지 않고 일률적으로 일정 길이의 에어 튜브를 사용하는 경우 폭발의 전압력이 증가하지 않고, 진동 감쇠의 효과도 크지 않을 수 있다.

나아가 에어 튜브의 제작을 위해서 별도의 기계로 에어 튜브 내에 공기를 주입하고 시트로 밀봉하여야 하는 등 제작상의 번거로움과, 운반 등 설치 비용이 증가하는 문제점도 있었다.

한국등록특허공보 제10-0316161호(강대우) 2001. 11. 17

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종래의 에어 튜브를 지관으로 대체하여 발파 효율을 향상시킬 수 있는 지관을 이용한 에어 데크 발파공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 지관의 개방된 상단부에 컵 부재를 결합시켜 에어 공간을 마련하고, 상기 컵 부재에 기폭제를 마련하는 단계; 및 상기 컵 부재와 상기 기폭제가 마련된 지관을 지하로 천공된 장약공에 삽입시켜 발파를 진행하는 단계를 포함하는 지관을 이용한 에어 데크 발파공법이 제공될 수 있다.

상기 컵 부재는 일반 종이컵일 수 있다.

상기 장약공에 물이 고인 경우 상기 기 컵 부재와 상기 기폭제가 마련된 지관을 비닐 백으로 밀봉시켜 상기 장약공으로 삽입시킬 수 있다.

상기 지관은 종이 재질로 제작될 수 있다.

상기 지관은 복수로 마련되되 어느 하나의 지관의 직경이 다른 하나의 지관의 직경에 삽입 되도록 작게 마련되어 상기 어느 하나의 지관을 상기 다른 하나의 지관에 결합시켜 지관의 길이를 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 지관의 개방된 상단부에 컵 부재를 결합시켜 에어 공간을 마련하여 종래의 에어 데크를 편리하게 대체할 수 있으므로 폭약 주변 및 자유면상의 암반의 종류, 크기 혹은 지반압 등 주위 환경에 맞추어 지관의 길이 등을 변경할 수 있어 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

또한 에어 튜브의 제작을 위해서 별도의 기계로 에어 튜브 내에 공기를 주입하고 시트로 밀봉하는 번거로움을 없앨 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지관을 이용한 에어 데크 발파공법을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 장약공에 본 실시 예가 마련된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 지관과 컵 부재와 기폭재를 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시 예에서 지관의 길이 조절 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지관을 이용한 에어 데크 발파공법을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 장약공에 본 실시 예가 마련된 것을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 지관과 컵 부재와 기폭재를 도시한 도면이고, 도 4는 본 실시 예에서 지관의 길이 조절 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 지관을 이용한 에어 데크 공법은, 지관(10)의 개방된 상단부에 컵 부재(20)를 결합시켜 에어 공간을 마련하고 컵 부재(20)에 기폭제(30)를 마련하는 단계(S100)와, 컵 부재(20)와 기폭제(30)가 마련된 지관(10)을 지하로 천공된 장약공(100)에 삽입시켜 발파를 진행하는 단계(S200)를 구비한다.

본 실시 예는 이전의 에어 데크를 사용하는 데 따른 작업의 비효율성을 고려하여, 도 3에 도시된 지관(10)과 컵 부재(20)로 이전의 에어 데크를 대체하여 발파 작업을 진행한다.

즉 이전의 에어 튜브는 에어 공간 형성을 위해 밀폐된 구조를 가지고 있어 에어 튜브의 일 부분을 절단하면 밀폐 구조가 해제되어 주변 환경에 맞게 에어 튜브의 길이를 줄일 수 없다. 이는 에어 튜브의 길이를 늘이는 경우에도 동일하게 적용된다.

하지만 본 실시 예는 지관(10)이 개방된 구조를 가지고 있고, 에어 공간의 형상을 지관(10)의 상단부에 결합 되는 컵 부재(20)에 의해 이루어지므로, 지관(10)을 절단하거나 그 길이를 늘려도 에어 공간의 형상에 영향을 받지 않는다.

본 실시 예에서 지관(10)은 종이 재질 예를 들어 두꺼운 마분지지 제작될 수 있고, 이 경우 그 길이 조절이 용이한 이점이 있다. 즉 지관(10)의 길이를 줄이는 경우 칼 등으로 지관(10)의 일 부분을 절단하면 되고, 그 길이를 늘이는 경우 동일 직경의 지관(10)을 테이프 등으로 서로 연결하면 된다.

컵 부재(20)는, 지관(10)의 상단부에 테이프나 접착제를 이용하여 부착될 수 있고, 본 실시 예는 컵 부재(20)로 일반 종이컵을 사용할 수 있다.

본 실시 예에서 컵 부재(20)로 일반 종이컵을 사용하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 직경이 넓은 부분이 지관(10)의 상단부에 위치하도록 지관(10)에 결합 될 수 있다.

이와 같이 본 실시 예는 시중에 일반적으로 사용되는 종이컵을 이용하여 지관(10)에 에어 공간을 형성할 수 있으므로 비용이 저렴하고 작업을 편리하게 할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 실시 예는 지관(10)에 컵 부재(20)가 결합 된 길이 만큼 지관(10)의 길이가 증가되므로 폭약을 자유면 가까이에 장전할 수 있어 더 작은 양의 폭약으로도 발파가 가능한 이점이 있다.

기폭제(30)는, 장약장(40)에 마련되는 폭약이 쉽게 발화하도록 하는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 뒤집어진 컵 부재(20)의 상단부에 테이프 등으로 부착될 수 있다.

발파를 진행하는 단계(S200)는, 컵 부재(20)와 기폭제(30)가 마련된 지관(10)을 지하로 천공된 장약공(100)에 삽입시키고 난 후 폭약과 전색물을 차례로 장약공(100)에 삽입시켜 장약장(40)과 전색장(50)을 만든 후 행해질 수 있다. 참고로 전색장(50)에는 발파위력을 크게 하고 안정도를 높이며, 후생 가스를 적게 하기 위해 전색물이 채워질 수 있다.

장약공(100)에 물이 들어가서 고여 있는 경우 컵 부재(20)와 기폭제(30)가 마련된 지관(10)을 비닐 백이나 비닐 봉지 등으로 밀봉하여 장약공(100)에 주입할 수 있다.

그리고 본 실시 예는, 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 다른 직경을 갖는 지관(10)을 서로 연결하여 편리하게 지관(10)의 길이를 증가시킬 수 있다.

즉 도 4의 (a)는 서로 다른 직경을 갖되 같은 길이(L1)를 갖는 지관(10)이 도시되어 있고, 이중 직경이 잦은 지관(10)을 직경이 큰 지관(10)에 삽입시켜, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 지관(10)의 길이(L2)를 증가시킬 수 있다.

도 4에는 서로 다른 직경을 갖는 지관(10)이 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 같은 직경을 갖는 지관(10)도 테이프 등을 이용하여 서로 부착시켜 그 길이를 증가시킬 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 지관의 개방된 상단부에 컵 부재를 결합시켜 에어 공간을 마련하여 종래의 에어 데크를 편리하게 대체할 수 있으므로 폭약 주변 및 자유면상의 암반의 종류, 크기 혹은 지반압 등 주위 환경에 맞추어 지관의 길이 등을 변경할 수 있어 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

또한 에어 튜브의 제작을 위해서 별도의 기계로 에어 튜브 내에 공기를 주입하고 시트로 밀봉하는 번거로움을 없앨 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 지관 20 : 컵 부재
30 : 기폭제 40 : 장약장
50 : 전색장 100 : 장약공

Claims (5)

1. 내부에 공간이 형성된 지관의 개방된 상단부에 종이컵인 컵 부재를 결합시켜 상기 지관의 내부 공간과 상기 컵 부재에 의해 에어 공간이 형성되도록 하고, 상기 에어 공간의 상측에서 폭발이 일어나도록 기폭제를 상기 컵 부재의 상단부에 부착하는 단계; 및
   상기 기폭제를 그 상단부에 부착한 컵 부재가 설치된 지관을 지하로 천공된 장약공에 삽입시키고, 상기 기폭제의 상측에 장약장이 위치하도록 상기 장약공을 통해 폭약을 삽입시켜 장약장을 만들고, 상기 장약장의 상측에 전색장이 위치하도록 상기 장약공을 통해 전색물을 삽입시켜 전색장을 만들고, 발파를 진행하여 폭발 가스압이 상기 지관의 내부 공간과 상기 컵 부재에 의해 형성된 에어 공간으로 작용하도록 하여 암반으로의 폭발 가스압의 투사 면적을 증가시켜 암반에 작용하는 폭발력의 비표면적이 확대되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지관을 이용한 에어 데크 발파공법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 장약공에 물이 고인 경우 상기 컵 부재와 상기 기폭제가 마련된 지관을 비닐 백으로 밀봉시켜 상기 장약공으로 삽입시키는 것을 특징으로 하는 지관을 이용한 에어 데크 발파공법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 지관은 종이 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 지관을 이용한 에어 데크 발파공법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 지관은 복수로 마련되되 어느 하나의 지관의 직경이 다른 하나의 지관의 직경에 삽입 되도록 작게 마련되어 상기 어느 하나의 지관을 상기 다른 하나의 지관에 결합시켜 지관의 길이를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 지관을 이용한 에어 데크 발파공법.

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