KR101909870B1

KR101909870B1 - 파암용 고체 분말 혼합물

Info

Publication number: KR101909870B1
Application number: KR1020170175838A
Authority: KR
Inventors: 김성국; 김철원; 누네스 아세히요 클라우디오
Original assignee: 에나엑스 에스.에이.
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2018-10-18
Also published as: KR20180032521A

Abstract

산화제인 금속염분말과, 금속염분말에 의해 산화되면서 발열 반응으로 부피가 증가하는 금속분말 및 금속염분말과 금속분말의 믹싱시 분말들 사이에 개재되어 분말들간 마찰을 제거하여 마찰에 의한 불꽃 발생을 방지하는 고체윤활제분말을 포함하는 파암용 고체 분말 혼합물을 개시한다.

Description

파암용 고체 분말 혼합물{METALLIC MIXTURE ROCK BREAKING}

본 발명은 고체 분말 혼합물과 그것을 이용한 파암 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 산화제로서의 금속염과 환원제로서의 금속분말을 포함하는 고체 분말 혼합물 및 그것을 이용한 파암장치에 관한 것이다.

특허등록 제10-0213577호에는 산화제인 금속염과, 금속염에 의해 산화되면서 발열 반응으로 부피가 증가하는 금속분말과, 금속염과 금속분말의 산화 반응을 촉진시키는 반응 촉진제로 이루어진 것을 특징으로 하는 급팽창금속혼합물이 개시되어 있다. 금속염은 금속분말을 산화시키는 질산염과, 금속분말을 산화시킴과 동시에 금속분말을 산화시키는 산화속도를 결정하는 금속산화물로 이루어져 있다. 금속산화물을 많이 넣으면 산화속도가 느려진다. 금속염으로는 질산철, 질산구리, 질산바륨, 질산망간, 질산마그네슘, 질산칼륨, 질산나트륨, 질산칼슘 등의 질산염과, 삼산화이철, 사산화삼철, 산화구리, 이산화망간, 삼산화이니켈, 산화납 등의 상기 금속산화물을 사용한다. 질산염은 상기 금속분말을 산화시키고, 금속산화물은 금속분말을 산화시킴과 동시에 상기 금속분말을 산화시키는 산화속도를 결정한다. 금속분말로는 알루미늄, 망간, 마그네슘 및 기타 환원제로 사용가능한 금속을 사용한다. 반응촉진제는 급팽창금속혼합물을 전기스파크에 의해 동작시킬 경우와 뇌관에 의해 동작시킬 경우 상기 금속염과 금속분말의 산화반응을 촉진시키는 산화 촉진제 및 급팽창금속혼합물을 전기스파크에 의해 동작시킬 경우 상기 금속염과 금속분말의 산화 반응을 유발 촉진시키는 전기스파크 유도 전해질로 이루어지고, 산화 촉진제로는 황산나트륨, 황산마그네슘, 황산철, 황산망간, 황산니켈, 황산칼슘 기타 금속황산염 중 하나 또는 다수를 사용하고, 전기스파크 유도 전해질로는 붕산 암모늄 및 질산염, 황산염 등을 에티렌 그리콜 등의 그리세린류 및 알콜류에 미량 녹인 액을 사용한다. 급팽창금속혼합물을 카트리지( 또는 캡슐)에 채우고, 저항선에 의하여 연결된 (+)전극과 (-)전극을 급팽창 급속혼합물 내에 묻고, 양측 전극에 3,000(V)이상의 직류 전압을 가하여 저항선이 용융되면서 전극 사이에 1500℃ 이상의 전기스파크가 발생하면, 열 충격이 가해진 전극 사이의 금속염에서 분해된 산소는 순간적으로 증기화 된 금속분말과 결합하면서 연쇄 산화반응을 일으킨다. 이 때 질산염에 의해 금속분말은 빠르게 산화되며, 금속산화물에 의해 금속분말은 약간의 시차를 두고 산화된다. 금속염과 금속분말이 산화반응을 개시하면 다시 10,000℃ 이상의 고온이 발생하고 순간적으로 카트리지 내의 금속분말이 산화되면서 금속분말과 금속염 및 산화 반응 생성물의 부피가 급팽창한다. 파암을 이러한 급팽창금속혼합물에 의하여 할 경우, 부피가 급팽창하여 바위에 균열이 발생하고 온도가 낮아지면 산화반응이 즉시 중단되어 다시 수축하기 때문에 진동, 소음, 비산 등이 발생하지 않는 안전한 파암이 가능하고, 따라서 광산 개발, 토목 공사 등에 유용하게 사용할 수 있다.

그러나, 특허등록 제10-0213577호 발명은 급팽창금속혼합물을 생성하기 위하여 금속염과 금속분말 등을 믹싱하는 과정에서 마찰 불꽃에 의하여 폭발하는 문제점과, 카트리지 내 충전되어 운송되고 보관되는 급팽창금속혼합물에서는 전기스파크를 가함에도 최초의 산화 반응 촉발 또는 산화 반응 개시가 잘 이루어지지 않는 문제점이 있다.

급팽창금속혼합물을 생성하는 과정에서 폭발이 일어나는 이유는, 급팽창금속혼합물을 생성하기 위하여 금속염과 금속분말 등을 볼밀 등에 투입하고 균일하게 믹싱하여야 하는데, 이 과정에서 분말들간의 마찰에 의하여 불꽃이 발생하고, 이 불꽃에 의하여 금속염분말들과 금속분말들간의 산화반응이 개시되기 때문이다.

다른 한편, 카트리지 내 충전되어 보관되고 현장까지 운송되는 급팽창금속혼합물에서는 전기스파크를 가해도 산화 반응 촉발이 잘 이루어지지 않는 경우가 많은 데, 그 이유는 다음과 같이 여러가지이다.

급팽창금속혼합물에서 환원제로 사용하는 금속분말은 공기 중의 습기나 산소에 접촉할 경우 표면이 쉽게 산화된다. 일단 산화된 금속분말 피막은 산화되지 않은 금속보다 용융점이 훨씬 높다. 따라서, 금속분말을 금속염, 반응촉진제 등과 혼합해 카트리지에 충전해 놓으면, 금속분말이 공기 중의 습기나 산소에 노출되어 표면이 산화되기 때문에 실제 사용시에는 산화 반응 촉발(산화 반응 개시)이 잘 일어나지 않는다.

공개특허공보 제10-2003-0037707호는 금속분말이 산화되어 변질되는 것을 방지하기 위하여 오일 또는 무기방부제등을 첨가하는 방법을 제안하고 있다. 그러나, 전극 사이에 저항선을 연결하고 고전압을 가할 경우, 대전류에 의하여 저항선이 용융되면서 저항선의 경로에 전기스파크가 발생하는 데, 이때 발생하는 전기스파크는 1,500℃이상의 고온으로 전극 자체를 녹여버리기 때문에 매우 순식간에 소멸한다. 반면, 오일 또는 무기방부제는 전기스파크의 고열이 금속염과 금속분말에 순간적으로 전달되는 것을 방해하기 때문에 산화 반응 촉발 단계에서는 오일 또는 무기방부제가 오히려 금속분말과 금속염간의 원활한 산화환원 반응 개시를 방해하는 요인이 된다.

다수의 시험결과, 특허등록 제10-0213577호에서 산화 촉진제로 사용하는 황산나트륨, 황산마그네슘, 황산철, 황산망간, 황산니켈, 황산칼슘 기타 금속황산염 등은 오히려 최초의 산화 촉발을 방해하고, 붕산 암모늄 및 질산염, 황산염 등을 에티렌 그리콜 등의 그리세린류 및 알콜류에 미량 녹인 액인 전기스파크 유도 전해질은 오히려 전기스파크 발생을 방해하고 전기스파크 유지 시간을 단축시키는 것으로 확인되었다.

급팽창금속혼합물의 저진동, 저소음, 무비산의 장점에도 불구하고, 급팽창금속혼합물의 낮은 산화 반응 촉발성 또는 산화 반응 개시의 낮은 확률은 급팽창금속혼합물의 파암작업에의 활용을 저해하는 가장 큰 원인이 되고 있다. 산화 반응 촉발성이 낮을 경우, 동일한 전기 에너지를 인가하여 동시에 시공 가능한 급팽창금속혼합물의 카트리지 수량이 줄어들게 되게, 암반으로부터 불발한 카트리지를 제거한 후 다시 새로운 카트리지를 설치하여 파암 시도를 반복하여야 하기 때문이다.

특허 제10-0770316호는 급팽창금속혼합물의 낮은 산화 반응 촉발성 또는 산화 반응 개시의 낮은 확률 문제를 해결하는 방법으로 점화약(點火藥, priming composition)을 이용하는 방법이 제안되어 있다. 일반적으로 점화약은 화약에 연소를 일으키기 위해 사용되는 화약류로, 전기 뇌관에 의하여 발화되는 점화약으로는 티오시안산납과 염소산칼륨의 혼합물이나 디니트로소레조르신납이 사용된다. 티오시안산납과 염소산칼륨의 혼합물이나 디니트로소레조르신납 등의 점화약은 발화되어도 그 발화 온도가 800℃ 내외여서, 일반 화약을 점화시키는 데는 문제가 없으나 금속염과 금속분말을 주성분으로 하는 급팽창금속혼합물의 산화 반응을 촉발시키기에는 발화 온도가 너무 낮아 산화 반응이 촉발되지 않는 문제점이 있다. 이러한 이유로 특허 제10-0770316호에 개시된 점화약을 이용한 급팽창금속혼합물의 발화 방법은 아직까지 업계에서 사용되지 않고 있다.

1. 등록특허공보 제10-0213577호(등록일자 : 1999년05월14일) 2. 공개특허공보 제10-2003-0037707호(공개일자 : 2003년05월16일) 3. 등록특허공보 제10-0770316호(등록일자 : 2007년10월19일)

본 발명은 상술한 종래 급팽창금속혼합물이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는 금속염분말과 금속분말을 믹싱하는 과정에서 마찰에 의한 불꽃 발생 및 이로 인한 산화 반응 촉발을 예방할 수 있는 고체 분말 혼합물을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는 금속염분말과 금속분말들 사이의 공극을 메워 금속분말이 공기 중의 습기나 산소와 접촉하는 정도를 최소화할 수 있는 고체 분말 혼합물을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제3과제는 전기스파크에 의하여 용이하게 산화 반응을 개시할 수 있는 고체 분말 혼합물을 이용한 파암장치를 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 제1과제는, 산화제인 금속염분말과, 금속염분말에 의해 산화되면서 발열 반응으로 부피가 증가하는 금속분말과, 금속염분말과 금속분말의 믹싱시 분말들 사이에 개재되어 분말들간의 마찰을 제거하는 고체윤활제분말을 포함하는 고체 분말 혼합물에 의하여 해결할 수 있다. 상기 고체윤활제는 징크 스테아레이트(Zinc Stearate)인 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 제2과제는, 상기 고체 분말 혼합물에 금속염분말과 금속분말들 사이의 공극(空隙)을 메울 수 있는 유리공극제분말을 더 포함함으로써 해결할 수 있다. 상기 유리공극제는 중공(中空)의 그라스버블(glass bubble)인 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 제3과제는, 제1카트리지와, 상기 제1카트리지 내부에 수용된 제2카트리지와, 상기 제1카트리지와 상기 제2카트리지 사이에 충전되고 질산나트륨분말, 산화제2철분말, 알루미늄분말, 고체윤활제분말, 유리공극제분말, 방수제로 이루어진 고체 분말 혼합물과, 상기 제2카트리지 내에 충전되고 질산나트륨분말, 산화제2철분말, 산화구리분말, 알루미늄분말, 마그네슘분말로 이루어진 급촉발금속혼합물과, 상기 급촉발금속혼합물내에 함몰된 전기스파크 발생 수단를 포함하는 파암 장치에 의하여 해결할 수 있다.

상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 금속염분말과 금속분말의 균일한 혼합물을 믹싱에 의하여 생성하는 과정에서 징크 스테아레이트(Zinc Stearate) 등의 미세한 고체윤활제분말을 더 첨가함으로써, 믹싱과정에서 분말들간의 마찰 및 이로 인한 불꽃 발생을 방지할 수 있으므로, 금속염분말과 금속분말을 폭발 염려 없이 매우 균일하게 혼합할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 금속염분말과 금속분말들 사이의 공극에 유리공극제분말인 그라스버블을 채워 넣음으로써 공극을 없앨 수 있으므로, 금속분말이 공기 중의 습기나 산소와 접촉하는 정도를 최소화할 수 있으므로, 금속분말 표면이 보관이나 운반 중 공기 중의 습기나 산소에 의하여 산화하는 것을 예방할 수 있고, 파암 작업시 카트리지 내의 모든 금속분말이 금속염분말에 의한 산화 반응에 가할 수 있게 되어 팽창력 및 파암 능력을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 종래의 고체 분말 혼합물의 내부에 전극봉만 설치 하였던 것과 달리, 전기스파크에 의하여 금속 산화반응이 원활하고 정확히 일어나는 물질군(급촉발금속혼합물)만을 선택하여 제2카트리지에 충전한 후, 이를 제1카트리지에 수용된 고체 분말 혼합물 내에 함몰하고, 제2카트리지 내의 급촉발금속혼합물을 전기스파크에 의하여 기폭시켜, 이때 발생하는 고열로 제1카트리지 내의 고체 분말 혼합물을 연쇄 산화 반응시키게 되므로, 고체 분말 혼합물의 산화 반응 촉발성이 크게 향상되고, 나아가 동일한 에너지를 인가하여 동시에 시공 가능한 카트리지의 수량을 10배 이상 증가 시킬 수 있으므로 파암 현장의 시공성을 현저하게 개선하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파암 장치의 제1카트리지, 제2카트리지 및 전기스파크 발생 수단을 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 중요 부분에 대한 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시된 파암장치의 제1카트리지 및 제2카트리지에 각각 고체 분말 혼합물과 급촉발금속혼합물을 충전한 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파암 장치의 제1카트리지, 제2카트리지 및 전기스파크 발생 수단을 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 파암장치의 제1카트리지 및 제2카트리지에 각각 고체 분말 혼합물과 급촉발금속혼합물을 충전한 상태를 보여주는 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고체 분말 혼합물 및 그것을 이용한 파암 장치의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 고체 분말 혼합물은, 산화제인 금속염분말과, 금속염분말에 의해 산화되면서 발열 반응으로 부피가 증가하는 금속분말과, 금속염분말과 금속분말의 믹싱시 분말들 사이에 개재되어 분말들간의 마찰을 제거하는 고체윤활제분말을 포함한다. 산화제인 금속염분말로는 질산나트륨분말과 산화제2철분말을 1:2 ~ 2:1 중량비율 내에서 혼합하여 사용하는 것이 바람직하고, 혼합비율은 고체 분말 혼합물 전체 중량에 대하여 50중량% ~ 90중량%인 것이 바람직하다. 금속분말로는 알루미늄분말이 바람직하고, 혼합비율은 전체 중량에 대하여 9중량% ~ 45중량%인 것이 바람직하다.

고체윤활제는 한국공개특허공보 제10-2007-0035622호, 한국공개특허공보 제10-2007-0121885호, 한국공개특허공보 제10-2011-0118256호, 한국공개특허공보 제10-2014-0046738호 등에 공지되어 있다. 이들 선행발명에서 고체윤활제는 오일레스 베어링의 윤활을 목적으로 사용하지만, 본원 발명에서는 금속분말의 혼합과정에서 마찰로 인한 불꽃 발생 및 불꽃으로 인한 금속분말의 급속한 산화(폭발)를 방지하기 위하여 사용한다.

고체윤활제로는 이 가운데 징크 스테아레이트(Zinc Stearate)가 가장 바람직하고, 혼합비율은 전체 중량에 대하여 1중량% ~ 5중량%인 것이 바람직하다. 고체윤활제 분말의 혼합비율이 1중량%미만일 때는 금속분말과 금속염분말의 혼합과정에서 불꽃 발생을 방지하기 어렵고 고체윤활제 분말의 혼합비율이 5중량%를 초과할 때에는 파암시 금속염분말에 의한 금속분말의 산화를 방해한다.

금속염분말과, 금속염분말에 의하여 산화되는 금속분말이 균일하게 섞여 있어야 파암에 필요한 급팽창력이 발생하고, 이를 위하여 금속염분말과 금속분말을 균일하게 믹싱하게 되는데, 고체윤활제분말을 혼합함으로써 믹싱과정에서 분말들간의 마찰 및 이로 인한 불꽃(spark) 발생을 방지할 수 있으므로, 금속염분말과 금속분말을 폭발 염려 없이 매우 균일하게 혼합할 수 있는 것이다.

금속염분말과 금속분말의 혼합물에 고체윤활제분말을 혼합하여도 분말 사이에 공기층이 발생하고, 공기 중의 산소나 수분은 금속분말을 산화시킨다. 이를 방지하기 위하여 상기 고체 분말 혼합물에는 금속염분말과 금속분말들 사이의 공극을 메울 수 있는 유리공극제분말을 더 혼합한다. 유리공극제로는 중공(中空)의 그라스버블(glass bubble)이 바람직하고, 혼합비율은 금속염분말과 금속분말의 혼합분말 질량에 대하여 1중량% ~ 5중량%이다.

상기 고체윤활제분말 및 유리공극제분말은 고체 분말 혼합물의 제조 공정 및 공기 접촉 방지를 위하여 매우 유용한 구성요소이지만, 전기스파크에 의하여 고체 분말 혼합물의 산화 반응을 촉발시키는데 있어서는 방해물로 작용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전극 주위에서 산화 반응을 촉발하는 용도로는 고체 분말 혼합물을 사용하지 않는다.

따라서, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고체 분말 혼합물을 이용한 파암 장치는, 외피를 구성하는 제1카트리지(1)와, 상기 제1카트리지(1)보다 직경과 길이가 적고 상기 제1카트리지(1) 내부에 수용되는 제2카트리지(7)와, 상기 제1카트리지(1)와 상기 제2카트리지(7) 사이에 충전되고 산화제인 질산나트륨분말, 산화제인 산화제2철분말, 환원제인 알루미늄분말, 알루미늄 분말들간의 마찰을 제거하는 고체윤활제분말, 분말들간 공기층을 메우는 유리공극제분말로 이루어진 고체 분말 혼합물(21)과, 상기 제2카트리지(7) 내에 충전되고 산화제인 질산나트륨분말, 산화제인 산화제2철분말, 산화제인 산화구리분말, 환원제인 알루미늄분말, 환원제인 마그네슘분말로 이루어진 급촉발금속혼합물(23)과, 상기 급촉발금속혼합물(23)내에 함몰된 전기스파크 발생 수단(11a, 11b, 13)를 포함하여 구성한다. 산화제2철은 질산나트륨보다 고온에서 산소를 내놓고, 산화구리는 질산나트륨보다 저온에서 산소를 내놓는다. 마그네슘은 알루미늄보다 저온에서 급속히 산소와 발열 반응한다.

본 발명에 따른 고체 분말 혼합물을 이용한 파암 장치는, 전기스파크 발생 수단(11a, 11b, 13) 주변에, 고체윤활제 및 유리공극제를 배제하고, 보유 산소량은 비교적 적지만 비교적 낮은 온도에서 산소를 내놓는 산화구리를 산화제로 포함하고, 산화시 발생 열량이 비교적 적어 팽창력은 약하지만 비교적 낮은 온도에서 산화하는 마그네슘분말을 환원제로 포함하는 급촉발금속혼합물(23)을 제2카트리지(7)에 충전하여 배치시킴으로써, 전기스파크에 의하여 실패 없이 매우 빠르게 산화 반응이 촉발되게 한 것이다. 반면 제1카트리지(1) 내에는 산화시 발생 열량이 많아 팽창력이 매우 크지만 비교적 높은 온도에서 산화하는 알루미늄분말만을 환원제로 대량 포함하여 파암장치의 팽창력을 극대화하였다.

급촉발금속혼합물을 구성하는 질산나트륨분말, 산화제2철분말, 산화구리분말, 알루미늄분말, 마그네슘분말의 혼합비율은 전체 중량에 대하여 질산나트륨분말 10중량%~27중량%, 산화제2철분말 15중량% ~ 30중량%, 산화구리분말 10중량% ~ 28중량%, 알루미늄분말 5중량% ~ 15중량%, 마그네슘분말 15중량% ~ 28중량%이다.

상기 고체 분말 혼합물에는 미량(전체 질량에 대하여 2%미만)의 방수제를 더 포함할 수 있다. 방수제로는 오일을 사용하는 것이 바람직하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1카트리지(1) 길이가 짧은 경우 일단에만 제2카트리지(7)를 결합하고 타단은 제1카트리지 하부캡(5)에 의하여 밀폐한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제2카트리지(7)를 제1카트리지(1) 내에 결합하기 위하여 제1카트리지 상부캡(3)의 중심부를 중공(中空) 형상으로 성형하고, 제1카트리지 상부캡(3) 중심부에 제2카트리지(7) 및 제2카트리지 상부캡(19)을 결합한다. 상기 제2카트리지(7) 및 제2카트리지 상부캡(19) 내에는 전극홀더(15)에 의하여 고정되는 전극(11a, 11b)이 설치된다. 전극(11a, 11b)은 제2카트리지 상부캡(19)을 관통하는 인출선(21a, 21b)에 의하여 DC 고전압발생장치(도면에 미표시)에 연결된다. 상기 제2카트리지 상부캡(19) 내부는 고무나 실리콘 재질의 전극홀더(15)에 의하여 밀폐하고, 상기 제2카트리지 상부캡(19) 상부 인출선(21a, 21b) 주변은 고무나 실리콘 재질의 인출선 밀폐재(17)에 의하여 감싸 공기나 습기가 제2카트리지 내로 유입되는 것을 완전히 차단한다. 제2카트리지(7) 하단은 제2카트리지 하부캡(9a)에 의하여 밀폐한다. 제1카트리지 하부캡(5)과 제1카트리지(1)간의 결합부위, 제1카트리지 상부캡(3)과 제1카트리지(1)간의 결합부위,제1카트리지 상부캡(3)과 제2카트리지 상부캡(19)간의 결합부위, 제2카트리지 상부캡(19)과 제2카트리지(7)의 결합부위는 접착제에 의하여 부착하여 완전히 밀폐한다.

상기 제2카트리지 상부캡(19)을 사출한 후, 제2카트리지 상부캡(19) 내에 인출선(21a, 21b)과 전극(11a, 11b)을 인서트한 상태에서 인출선 밀폐재(17)와 전극홀더(17)를 몰딩하여, 제2카트리지 상부캡(19)과 인출선(21a, 21b)과, 인출선 밀폐재(17)와, 전극홀더(15)와, 전극(11a, 11b)을 일체로 성형한다. 제2카트리지(7)에 급촉발금속혼합물(23)을 충전한 상태에서 제2카트리지를 제2카트리지 상부캡(19)에 결합하고, 이 과정에서 전극(11a, 11b)이 급촉발금속혼합물(23) 내에 함몰되게 한다. 이렇게 함으로써 제2카트리지(7)의 기밀성을 완전하게 확보할 수 있게 된다.

전극(11a, 11b) 하단에는 (+)전극(11a)과 (-1)전극(11b)을 연결하는 저항선(13)을 연결하고, DC 고전압발생장치는 3K(V) 이상의 고전압을 전극(11a, 11b)에 인가하여, 저항선이 녹으면서 양측 전극 사이에 전기스파크가 발생하게 한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1카트리지(1)의 길이가 길 경우에는 제2카트리지(2)를 양단에 모두 설치하고, 각 제2카트리지(2)에 급촉발금속혼합물(23)과 전극(11a, 11b)을 설치하여 제1카트리지(1)의 양단에서 동시에 기폭이 일어나게 할 수 있다. 또한, 제2카트리지 하부캡(9b)의 구조를 선단으로 갈수록 좁은 뿔통형상으로 형성하여, 제2카트리지(7)를 제1카트리지(1) 내의 급팽창혼합물(21) 내에 쉽게 삽입되게 할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 파암장치는 제1카트리지(1)에 고체 분말 혼합물(21)을 충전하고 그 중심부에 산화 반응 촉발이 용이한 급촉발금속혼합물(23)을 소형의 제2카트리지(7)에 담아 함몰시키고, 제2카트리지(7) 내부에 전기스파크 발생 장치(11a, 11b, 13)를 마련하여 기폭반응이 정확하고 신속하게 진행되도록 한 것이다.

제2카트리지(7) 내의 급촉발금속혼합물(23)를 전기스파크 방식으로 점화하여 기폭 시키고 급촉발금속혼합물(23)의 기폭에 의해 제1카트리지(1) 내의 고체 분말 혼합물(21)이 발화되도록 하는 구조를 만들어 줌으로써 고체 분말 혼합물 파암 장치의 반응 성공율을 현저히 높이고, 나아가 동일한 에너지를 인가하여 동시에 시공 가능한 카트리지의 수량을 10배 이상 증가 시킴으로 현장 시공성을 현저하게 개선하였다. 본 발명에 따른 파암 장치는 실제 응용현장(토목, 광산개발 등)에서 종래 발명이 주창했던 저소음 저진동의 효과를 극대화함은 물론 불발율을 완전히 제거하여 안정성을 확보하였고, 안전한 시공이 가능하게 되었으며, 시공성을 종래의 10배 이상 증대 시킴으로 경제성을 확보할 수 있게 되었다.

1 : 제1카트리지 3 : 제1카트리지 상부캡
5 : 제1카트리지 하부캡 7 : 제2카트리지
9a, 9b : 제2카트리지 하부캡 11a, 11b : 전극
13 : 저항선 15 : 전극홀더
17 : 인출선 밀폐재 19 : 제2카트리지 상부캡
21 : 고체 분말 혼합물 23 : 급촉발금속혼합물

Claims

파암용 고체 분말 혼합물로서,
산화제인 금속염분말과,
금속염분말에 의해 산화되면서 발열 반응으로 부피가 증가하는 금속분말과,
금속염분말과 금속분말의 믹싱시 분말들 사이에 개재되어 분말들간 마찰을 제거하여 마찰에 의한 불꽃 발생을 방지하는 고체윤활제분말을 포함하되,
상기 고체윤활제분말의 혼합비율은 전체 중량에 대하여 1중량% ~ 5중량%인 것을 특징으로 하는 파암용 고체 분말 혼합물.
제1항에 있어서,
상기 금속염분말과 금속분말들 사이의 공극을 메울 수 있는 중공(中空)의 그라스버블(glass bubble)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파암용 고체 분말 혼합물.
삭제