KR101885869B1 - 쏘일 테크를 이용한 암반발파방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쏘일 테크를 이용하여 대괴의 발생을 줄이고 발파 시에 발생되는 진동과 소음을 저감할 수 있는 암반발파방법에 관한 것으로, (a) 암반(10) 상에 장약공(11)을 천공하는 단계(S10)와; (b) 상기 장약공(11) 내에 폭약(21) 및 뇌관을 장약하는 단계(S20)와; (c) 장약이 완료된 장약공(11) 내에 상기 장약공(11)의 측벽과 일정 유격(d)을 갖도록 쏘일(111)이 충전된 쏘일 테크(110)를 설치하는 단계(S30)와; (d) 쏘일 테크(110)가 설치된 장약공(11) 내에 전색물(50)을 충전하는 단계(S40)와; (e) 장약공 내의 폭약을 기폭하는 단계(S50)를 포함한다.

Description

쏘일 테크를 이용한 암반발파방법{ROCK BLASTING METHOD UTILIZING SOIL DECK}

본 발명은 암반발파방법에 관한 것으로, 쏘일 테크를 이용한 암반발파방법에 관한 것이다.

항만 공사, 도로공사 등의 토목공사를 행할 때 지상에 노출되거나 또는 지하에 존재하는 암반 등을 굴착하여 제거하여야 하는 경우가 많은데, 이러한 암반을 굴착하여 제거할 때에는 일반적으로 먼저 발파작업을 통해 암반을 파쇄시킨 다음, 굴착기 등을 이용하여 파쇄된 암반을 제거한다.

암반을 굴착하기 위해 발파작업 시에는 일반적으로 먼저 천공기 등을 이용하여 굴착하고자 하는 암반에 구멍(장약공)을 천공한 다음, 장약공 내부에 폭약을 장전하고, 이 장전된 폭약의 상부에 모래와 같은 전색물을 충전시킨 상태에서 발파가 이루어진다. 이와 같은 장약공법에서는 폭약이 장약공의 하부쪽에 집중적으로 설치된 상태에서 발파되기 때문에 큰 소음과 진동이 발생되며, 또한 장약공의 천공 깊이에 비해 전색물의 설치 길이(깊이)가 상대적으로 길어서 전색물 주위의 암반에는 폭약의 폭발력이 미치지 않게 됨으로써 큰 크기 파쇄물(대괴)의 발생 가능성이 높을 뿐만 아니라 장약공의 내부에 충전하여야 하는 폭약의 양도 많아지는 문제점이 있다.

한편, 암석의 발파를 위한 폭약의 폭발 시에 발생되는 에너지는 크게 충격파 에너지와 가스압 에너지로 구분될 수 있으며, 단계별 에너지의 전이과정을 거쳐서 암석의 파괴가 이루어진다. 일반적으로 폭약의 폭발에 의한 암석의 파괴 과정에서 충격파의 영향은 15%인 반면에 가스압의 영향은 85%로서, 폭약의 폭발에 의한 암석의 파괴는 주로 가스압의 작용에 기인하는 것임이 알려져 있다.

그러나, 가스압 에너지는 일부가 암석의 파괴작용에 사용되지만, 일부는 진동, 소음, 또는 암석의 비산을 유발시키는 에너지로 변환된다. 따라서 암석의 파쇄도를 높이기 위해서는 가스압을 효과적으로 활용하여 진동, 소음, 및 비산으로 변환되는 에너지를 최소화할 수 있다.

이러한 대표적인 방법으로는 에어 데크의 장약방법이 있으며, 이 방법은 일반적인 암파쇄 목적에 사용되는 장약방법에 비해 장약 길이는 일정하게 하고 에어 튜브를 사용하여 약실 체적을 증가시켜 폭발 가스압이 에어 데크 부분의 공간에 유효하게 작용하게 유도한다.

예를 들어, 공개특허공보 특2001-0027924호(종래기술1)에서는 장약공 내에 폭약과 폭약 사이에 1개 이상의 에어튜브를 설치함으로써 폭약의 폭파력이 동일한 양의 폭약을 설치하는 경우에 비교하여 에어튜브의 길이에 해당하는 만큼 더 넓은 면적(투사면적)에 균일하게 작용하여 발파 효율을 높일 수 있으며, 대괴의 발생과 진동과 소음을 줄일 수 있는 에어튜브를 이용한 발파방법을 보여주고 있다.

한편, 등록특허공보 제10-0882851호(종래기술2)에서는 에어 테크 장약방법에서 문제가 되는 약실체적 증가에 따른 압력감소 문제를 보완하기 위하여 암석으로 충진된 에어 데크를 이용한 암반발파방법을 제안하고 있다.

그러나 종래기술2에서 에어 데크 공간의 공극비를 암석을 충진하여 조절하는 것이 실제 발파현장에서 실시하기가 매우 어려운 단점이 있다.

공개특허공보 특2001-0027924호(공개일자: 2001.04.06) 등록특허공보 제10-0882851호(공고일자: 2009.02.10)

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 쏘일이 충진된 에어 데크를 이용하여 효과적인 발파를 위한 에어 테크 체적을 정확하게 유지할 수 있도록 함으로써 효과적인 파쇄강도를 얻을 수 있으면서도 대괴의 발생을 줄이고 발파 시에 발생되는 진동과 소음을 줄일 수 있는 쏘일 테크 방식을 이용한 암반발파방법을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 암반발파방법은, (a) 암반 상에 장약공(11)을 천공하는 단계와; (b) 상기 장약공 내에 폭약 및 뇌관을 장약하는 단계와; (c) 장약이 완료된 장약공 내에 상기 장약공의 측벽과 일정 유격(d)을 갖도록 쏘일이 충전된 쏘일 테크를 설치하는 단계와; (d) 쏘일 테크가 설치된 장약공 내에 전색물을 충전하는 단계와; (e) 장약공 내의 폭약을 기폭하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 암반발파방법은, (a) 암반 상에 장약공을 천공하는 단계와; (b) 상기 장약공 내에 상기 장약공의 측벽과 일정 유격(d)을 갖도록 쏘일이 충전된 쏘일 테크를 설치하는 단계와; (c) 쏘일 테크의 설치가 완료된 상기 장약공 내에 폭약 및 뇌관을 장약하는 단계와; (d) 장약이 완료된 상기 장약공 내에 전색물을 충전하는 단계와; (e) 장약공 내의 폭약을 기폭하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 쏘일 테크는, 상기 장약공 보다 작은 직경을 갖고 쏘일이 충전되는 개구된 원통 형상의 튜브와; 상기 튜브의 상측 개구부를 덮게 되어 장약공을 폐색하게 되는 커버부를 포함한다.

보다 바람직하게는, 상기 튜브는 외주면에 서로 동일 방향으로 경사를 갖도록 돌출 형성된 복수의 지지편을 더 포함한다.

본 발명에 따른 암반발파방법은, 쏘일이 충전된 쏘일 테크를 사용하여 효과적인 암반발파를 위한 공간 확보와 시공이 용이하면서도 약실체적의 증가에 따른 가스압의 변화 없이 효과적으로 가스압을 활용하여 파쇄도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 암반발파방법을 보여주는 흐름도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장약공의 단면 구성도,
도 3의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 암반발파과정을 개략적으로 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 쏘일 테크의 원통형의 튜브를 보여주는 단면 구성도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쏘일 테크를 보여주는 단면 구성도,
도 6의 (a)(b)(c)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쏘일 테크를 이용한 암반발파과정을 개략적으로 보여주는 도면,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 변형예들에 대한 장약공의 단면 구성도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 암반발파방법을 보여주는 흐름도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장약공의 단면 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 암반발파방법은, 암반(10) 상에 장약공(11)을 천공하는 단계(S10)와, 장약공(11) 내에 폭약(21) 및 뇌관을 장약하는 단계(S20)와, 장약이 완료된 장약공(11) 내에 장약공의 측벽과 일정 유격(d)을 갖도록 쏘일이 충전된 쏘일 테크(110)를 설치하는 단계(S30)와, 쏘일 테크(110)가 설치된 장약공 내에 전색물(30)을 충진하는 단계(S40)와, 장약공 내의 폭약을 기폭하는 단계(S50)를 포함한다.

천공 단계(S10)는 파쇄 대상인 암반(10)을 천공하여 장약공을 형성하는 과정으로서, 천공장치(드릴링 머신)를 이용하여 소정 깊이로 천공하게 되며, 이때 장약공은 일정 배열로 구성된 복수의 발파공일 수 있다.

장약 단계(S20)는 천공된 장약공에 폭약(21)과 뇌관을 삽입한다.

쏘일 테크 설치단계(S30)는 장약공 내에 쏘일 테크(110)를 설치하는 과정으로서, 쏘일(111)이 충전되는 쏘일 테크(110)는 장약공(11)의 측벽과 일정 유격(d)을 갖도록 설치된다.

바람직하게는, 쏘일 테크(110)는 장약공(111) 보다 작은 직경을 갖고 쏘일(111)이 충전되는 개구된 원통 형상의 튜브(112)와, 튜브(112)의 상측 개구부를 덮게 되는 커버부(113)를 포함한다.

특히 본 발명에서 쏘일 테크(110)는 장약공(111)과 일정 유격(d)을 갖도록 설치되며, 이때 쏘일 테크(110)와 장약공(111) 사이의 공간은 종래기술2에서 계산된 공극비에 의해 결정된 공간에 해당된다. 따라서, 종래기술2에서는 발파조건에 따라서 결정된 공극비를 갖도록 암석을 충전하는 반면에, 본 발명은 쏘일 테크(110)와 장약공(111) 사이의 공간을 이용하여 공극비에 해당하는 공간을 확보하여 효과적인 발파를 위한 에어 테크 체적을 정확하게 유지할 수 있다.

도 3의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 암반발파과정을 개략적으로 보여주는 도면이다.

구체적으로, 도 3을 참고하면, 장약공(11) 내에 폭약(21)과 뇌관을 삽입한 후에 원통형상의 튜브(112)를 폭약(21)의 상단에 위치시키고 튜브(112)에 쏘일(111)을 충전한다. 한편, 쏘일(111)의 충전 과정에서 튜브(112) 안쪽으로 쏘일(111)의 투입 방향을 안내하기 위한 중공형의 투입가이드부재(201)가 사용될 수 있으며, 투입가이드부재(201)는 쏘일(111)을 튜브(112) 내에 충전하는 과정에서 튜브(112) 바깥으로 쏘일(111)이 충전되는 것을 방지한다.

튜브(112)는 일정 두께의 마분지로 이루어진 지관 또는 합성수지가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기폭 전까지 전색물을 지탱할 수 있는 충분한 강성을 갖는 것이면 족하다.

원통형 튜브(112) 내에 쏘일(111)의 충전이 완료된 후에는 튜브(112)의 상측 개구부에 커버부(113)를 덮게 되며, 커버부(113)는 튜브(112)가 설치된 공간과 전색물의 충전 공간을 구획하여 분리함으로써 설계된 에어 테크의 체적을 확보할 수 있다.

커버부(113)는 튜브(112)의 상단에 배치되어 장약공(11)을 폐색하여 쏘일(111)과 전색물이 혼입되는 것을 방지하며, 바람직하게는, 전색물의 하중을 분산할 수 있도록 대략 원추 형상을 갖는다. 따라서 쏘일 테크의 상부에 전색물(50)이 충전될 때 전색물(50)의 자중에 의해 쏘일 테크가 주저앉거나 훼손되는 것을 방지할 수 있다.

바람직하게는, 튜브(112)는 장약공에 설치되는 과정에서 장약공의 정중앙에 위치되며, 튜브(112)는 장약공 내에 삽입 과정에서 정위치로 삽입되는 것을 안내하기 위한 지지편이 마련될 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 쏘일 테크의 원통형의 튜브의 다른 실시예를 보여주는 단면 구성도이다.

도 4에 예시된 것과 같이, 튜브(112)는 외주면에 서로 동일 방향으로 경사를 갖도록 돌출 형성된 복수의 지지편(112a)이 마련되며, 이때 지지편(112a)는 탄성을 갖는 소재일 수 있으며, 설치방향으로 예각을 갖도록 튜브(112)의 외주면에 마련된다.

따라서 튜브(112)의 설치 과정에서 지지편(112a)은 장약공의 측벽을 따라서 튜브(112)의 위치를 안내하는 역할을 하며, 튜브(112)가 장약공의 정중앙에 위치하여 설치되는 것을 보조한다.

다시 도 1 및 도 2를 참고하면, 쏘일 테크(110)가 완료된 후에 전색물 충전단계(S40)는 장약공 내에 전색물(31)을 충전하여 장약공을 폐쇄하게 되며, 이러한 전색물로는 모래가 사용될 수 있다.

이와 같은 작업이 완료된 후에 기폭단계(S50)에서는 폭약(21)을 뇌관에 의해 기폭하게 되며, 이때 기폭은 순차기폭 또는 동시기폭 등과 같은 다양한 기폭이 가능할 수 있으며, 파쇄 암반의 형태 및 지형에 따라서 다양한 기폭이 가능할 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쏘일 테크를 보여주는 단면 구성도이다.

도 5에 예시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 쏘일 테크(210)는, 상단만이 개구되어 쏘일(211)이 충전되는 원통 형상의 튜브(212)와, 튜브(212)의 상측 개구부를 덮게 되어 장약공을 폐색하게 되는 커버부(213)를 포함한다.

바람직하게는, 튜브(212)는 외주면에 서로 동일 방향으로 경사를 갖도록 돌출 형성된 복수의 지지편(212a)을 포함할 수 있으며, 지지편(212a)는 탄성을 갖는 소재일 수 있으며, 설치방향으로 예각을 갖도록 튜브(212)의 외주면에 마련된다. 튜브(212)의 외주면에 마련된 복수의 지지편(212a)은 앞서도 설명한 것과 같이, 장약공의 측벽을 따라서 튜브(212)의 설치 위치를 안내하여 쏘일 테크(210)가 장약공의 정중앙에 설치될 수 있다.

바람직하게는, 튜브(212)의 상단에는 후크(212b)가 마련될 수 있으며, 쏘일(211)이 충전된 튜브(212)를 장약공 내에 설치하는 과정에서 작업자는 후크(212b)에 로프를 고정한 후에 로프를 잡고 쏘일 테크(210)를 내려서 쏘일 테크(210)의 설치 작업을 수행할 수 있다.

쏘일(211)이 충전된 튜브(212)의 상단에는 커버부(213)가 구비되며, 이때 커버부(213)는 튜브(212)와 별도의 체결수단에 의해 고정될 수 있다. 예를 들어, 커버부(213)는 튜브(212)와 볼트 또는 나사에 의해 조립될 수 있으며, 또는 접착제에 의해 고정되어 튜브(212)와 커버부(213)가 함께 장약공 내에 설치가 이루어질 수 있다. 한편, 쏘일(211)이 충전된 튜브(212)를 장약공 내에 먼저 삽입하여 설치한 후에 커버부(213)를 장약공 내에 삽입하여 튜브(212) 상단에 커버부(213)를 안착 위치시킬 수 있으며, 이는 현장의 작업 상황에 따라서 선택하여 작업이 이루어질 수 있다.

도 6의 (a)(b)(c)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쏘일 테크를 이용한 암반발파과정을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 6을 참고하면, 장약공(11) 내에 폭약(21)과 뇌관을 삽입하며, 이후 지상에서 튜브(212)에 쏘일(211)을 충전한 상태에서 튜브(212)를 장약공(11) 내에 삽입 설치한다. 한편, 튜브(212)의 외주면에 마련된 지지편(212a)은 장약공(11)의 측벽과 접촉하면서 튜브(212)의 삽입 위치를 안내하게 되어 튜브(212)는 장약공(11)의 정중앙에 위치할 수 있다.

이후 커버부(213)를 장약공(11) 내에 삽입하여 튜브(212) 상단에 위치시킴으로써 쏘일 테크의 설치가 완료되며, 이후 과정은 앞서 설명한 것과 같이 전색물을 충전 과정과 동일하게 진행될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 쏘일(211)이 충전된 튜브(212)를 먼저 장약공(11) 내에 삽입 설치한 후에 커버부(213)를 나중에 삽입 설치하는 것으로 예시하여 설명하였으나, 앞서도 언급한 것과 같이, 지상에서 쏘일(211)이 충전된 튜브(212)와 커버부(213)를 일체로 조립한 쏘일 테크를 장약공 내에 삽입할 수 있다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 변형예들에 대한 장약공의 단면 구성도이다.

도 7의 (a)를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 암반발파방법은, 장약공 내에 먼저 쏘일 테크가 설치되고, 이후 폭약과 전색물이 순차적으로 충전될 수 있다. 이때, 각 단계는 앞서 설명한 공정과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

또한, 도 7의 (b) 내지 도 9의 (b)에서 예시하고 있는 것과 같이, 본 발명의 암반발파방법은 장약공 내에 2개 이상의 구간에 쏘일 테크 및/또는 폭약이 설치될 수 있으며, 각 공정의 순서는 장약공의 길이, 암반의 강도, 발파현장의 상황과, 파쇄도 등을 고려하여 다양하게 변형될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

10 : 암반 11 : 장약공
110 : 쏘일 테크 111 : 쏘일
112 : 튜브 112a : 지지편
113 : 커버부 21 : 폭약
30 : 전색물

Claims (4)

1. (a) 암반 상에 장약공을 천공하는 단계와;
   (b) 상기 장약공 내에 폭약 및 뇌관을 장약하는 단계와;
   (c) 장약이 완료된 장약공 내에 상기 장약공의 측벽과 일정 유격(d)을 갖도록 쏘일이 충전된 쏘일 테크를 설치하는 단계와;
   (d) 쏘일 테크가 설치된 장약공 내에 전색물을 충전하는 단계와;
   (e) 장약공 내의 폭약을 기폭하는 단계;를 포함하며,
   상기 쏘일 테크는,
   상기 장약공 보다 작은 직경을 갖고 쏘일이 충전되는 개구된 원통 형상의 튜브와;
   상기 튜브의 외주면에 설치방향으로 예각의 경사를 갖도록 돌출 형성된 복수의 지지편과;
   원추 형상을 갖고 상기 튜브의 상측 개구부를 덮게 되어 장약공을 폐색하게 되는 커버부;를 포함하는 암반발파방법.
2. (a) 암반 상에 장약공을 천공하는 단계와;
   (b) 상기 장약공 내에 상기 장약공의 측벽과 일정 유격(d)을 갖도록 쏘일이 충전된 쏘일 테크를 설치하는 단계와;
   (c) 쏘일 테크의 설치가 완료된 상기 장약공 내에 폭약 및 뇌관을 장약하는 단계와;
   (d) 장약이 완료된 상기 장약공 내에 전색물을 충전하는 단계와;
   (e) 장약공 내의 폭약을 기폭하는 단계;를 포함하며,
   상기 쏘일 테크는,
   상기 장약공 보다 작은 직경을 갖고 쏘일이 충전되는 개구된 원통 형상의 튜브와;
   상기 튜브의 외주면에 설치방향으로 예각의 경사를 갖도록 돌출 형성된 복수의 지지편과;
   원추 형상을 갖고 상기 튜브의 상측 개구부를 덮게 되어 장약공을 폐색하게 되는 커버부;를 포함하는 암반발파방법.
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