KR101910351B1 - 천공 절단식 암벽 굴착 공법과 이를 위한 천공기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널 굴착을 위한 커팅라인을 따라 일렬 천공으로 절단해서 암벽을 굴착하는 천공 절단식 암벽 굴착 공법과 이를 위한 천공기구에 관한 것으로, 암벽 절단 표시인 천공라인을 따라 다수의 천공점을 지정 간격으로 일렬 표시하는 천공라인 표시단계; 천공기구를 이용해서 상기 천공점을 지정 깊이만큼 천공해서 홈라인을 형성하는 천공단계; 상기 홈라인으로 둘러싸인 암석체를 암벽으로부터 절단하기 위해서, 와이어쏘 절단기를 이용해 상기 암석체의 배면을 절단하는 암석체 절단단계; 절단된 상기 암석체를 암벽으로부터 분리해서 굴착하는 암석체 분리단계;를 포함하는 것이다.

Description

천공 절단식 암벽 굴착 공법과 이를 위한 천공기구{EXCAVATING METHOD AND DRILLING APPARATUS ROCK WALL CUTTING-TYPED}

본 발명은 터널 굴착을 위한 커팅라인을 따라 일렬 천공으로 절단해서 암벽을 굴착하는 천공 절단식 암벽 굴착 공법과 이를 위한 천공기구에 관한 것이다.

발파(發破:blasting)란 터널과 광산과 지하공간개발과 토목공사장 등에서 물체를 파괴하는 것으로, 콘크리트 구조물의 폭파도 있으나 광산과 채석장 등에서 암석을 파괴하기 위해서 실시하는 발파가 가장 많고 규모도 크다. 암석 발파에서는 암석에 구멍을 뚫고 그 속에 폭약을 장전해서 폭파하는 것이 보통이다. 폭약을 장전하는 장약공(裝藥空)을 뚫기 위해서 천공기(점보드릴 등)를 사용한다.

보통발파는 지름 수 cm, 깊이 수 m의 장약공이 사용되지만, 대규모 발파는 지름 30cm, 깊이 20m나 되는 장약공이 사용될 때도 있다.

터널에 따라 개착(開鑿)된 장약공에 대량의 폭약을 장전하고 폭파하는 방법도 사용되고 있다. 사용하는 폭약의 종류와 양, 기폭되는 발파구멍의 수 및 배치 등은 암석의 성질, 발파의 목적 등에 따라 충분히 고려한 후에 결정한다.

폭파작업에는 다이너마이트과 질산암모늄 폭약과 질산암모늄 유제(油劑) 폭약 등이 사용되지만, 뇌관과 도화선과 도폭선(導爆線) 등 화공품도 필요하다. 어느 것이나 관리 ·취급에 세심한 주의를 기울이면, 발파작업은 위험한 작업이 아니다.

오늘날 발파작업에는 큰 덩어리의 암석을 잘게 부수는 것에서부터 일시에 수만 t의 암석을 폭파하는 대규모의 것까지 있다. 수백 개의 발파구멍을 수 m/s의 간격을 두고 차례로 기폭하거나, 암석의 파편이 날아가지 않게 하는 방법, 수중에서 폭파하는 기술 등 여러 가지 고도의 기술이 사용된다.

그런데 종래 발파식 굴착 공법은 1차적으로 굴착지점의 심발(내측)을 우선 발파하고, 후속으로 외측을 향해 단계적으로 발파하는 공법이 적용되었다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 종래 발파식 굴착 공법은 굴착 지점의 천공라인을 비교적 좁은 간격과 작은 천공경으로 천공해서 장약공을 형성하고, 상기 장약공에는 비교적 적은 양의 폭약을 장전한다. 계속해서 천공라인 안쪽에는 비교적 큰 천공경의 장약공을 형성하고, 상기 장약공에 비교적 많은 양의 폭약을 삽입한다. 이렇게 장전된 상태에서 우선적으로 천공라인에 삽입된 폭약을 폭발시키고, 후속으로 천공라인 안쪽에 삽입된 폭약을 폭발시킨다.

하지만, 종래 발파식 굴착 공법은 천공라인을 따라 삽입된 폭약의 폭발 충격이 굴착지점 이외 지점에까지 그대로 전달되면서 비교적 큰 충격소음이 발생하고, 심지어 상기 폭발 충격이 상기 이외 지점의 균열까지 야기하는 문제가 있었다.

이는 지하시설이 복잡한 도심지반이나 상대적으로 약한지반을 대상으로 하는 굴착 공사에는 그 적용이 위험할 수밖에 없었고, 굴착의 정밀성 또한 상대적으로 낮으므로 보다 개선된 굴착 공법의 개발이 요구되었다.

선행기술문헌 1. 특허공개번호 제10-2002-0040950호(2002.05.31 공개)

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로서, 발파가 아닌 암벽 절단 방식을 통해 발파 소음과 진동을 없애고 정밀하고 안전한 암벽 굴착을 가능하게 하는 천공 절단식 암벽 굴착 공법과 이를 위한 천공기구의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

암벽 절단 표시인 천공라인을 따라 다수의 천공점을 지정 간격으로 일렬 표시하는 천공라인 표시단계;

천공기구를 이용해서 상기 천공점을 지정 깊이만큼 천공해서 홈라인을 형성하는 천공단계;

상기 홈라인으로 둘러싸인 암석체를 암벽으로부터 절단하기 위해서, 와이어쏘 절단기를 이용해 상기 암석체의 배면을 절단하는 암석체 절단단계; 및

절단된 상기 암석체를 암벽으로부터 분리해서 굴착하는 암석체 분리단계;

를 포함하는 천공 절단식 암벽 굴착 공법이다.

상기의 또 다른 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

모터의 동력에 따라 롤링하는 쉐프트;

상기 쉐프트의 롤링을 따라 롤링하도록 상기 쉐프트에 고정되며, 말단에는 제1절삭날이 구성된 천공비트;

상기 쉐프트와 나란하게 배치되는 안내가이드; 및

일단이 상기 안내가이드에 고정되고, 타단이 상기 쉐프트의 롤링이 가능하도록 상기 쉐프트와 연결되며, 외면에 제2절삭날이 구성된 리니어가이드;

가 구비된 드릴유닛을 포함하는 천공기구이다.

상기의 본 발명은, 발파가 아닌 암벽 절단 방식을 통해 굴착을 진행하므로, 발파 소음과 진동을 없애고 정밀하고 안전한 암벽 굴착을 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 암벽 절단을 통해 굴착을 진행하므로 발파 과정에서 발생하는 각종 사고의 발생을 최소화할 수 있고, 주변 암벽 지대의 조직과 구조 변화를 방지할 수 있으므로 굴착된 터널의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 암벽 절단을 포인트 단위로 정밀하게 진행할 수 있으므로, 커팅라인을 절단하는 과정에서 신속한 보정이 가능하고, 보다 안정적이고 신뢰할 수 있는 절단 결과를 기대할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 암벽 굴착 공법의 일실시를 순차대로 보인 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 암벽 굴착 공법에 활용되는 천공기구가 암벽을 천공하는 모습을 도시한 일부 단면도이고,
도 3은 상기 천공기구의 다른 실시 예가 암벽을 천공하는 모습을 도시한 일부 단면도이고,
도 4는 상기 천공기구의 분해 사시도이고,
도 5는 상기 천공기구가 조립된 모습을 도시한 사시도이고,
도 6은 상기 천공기구 구성된 리니어가이드의 일실시 모습을 도시한 사시도이고,
도 7은 본 발명에 따른 암벽 굴착 공법에 따라 상기 천공기구에 의해 암벽에 홈라인이 형성됨 모습을 도시한 도면이고,
도 8는 본 발명에 따른 암벽 굴착 공법에서 와이어쏘 절단기로 암벽을 절단하는 모습을 도시한 단면도이고,
도 9은 상기 와이어쏘 절단기를 이용해서 암석체의 배면을 절단하는 과정을 순차로 도시한 단면도이고,
도 10은 본 발명에 따른 암벽 굴착 공법에서 굴착공의 내벽을 마감한 모습을 도시한 도면이고,
도 11는 상기 천공기구의 다른 실시 모습을 도시한 측면도이고,
도 12은 상기 천공기구의 또 다른 실시 모습을 도시한 측면도이다.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

이하, 본 발명을 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 암벽 굴착 공법의 일실시를 순차대로 보인 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 암벽 굴착 공법에 활용되는 천공기구가 암벽을 천공하는 모습을 도시한 일부 단면도이다.

철도, 도로, 용수로, 하수도 등을 통과시키기 위한 통로인 터널 또는 채광을 위한 채광굴 등(이하 '터널')을 시공하기 위해서는 우선적으로 굴착 작업을 진행해야 한다. 그런데 상기 굴착 작업 진행을 위해서는 기본적으로 굴착 범위를 정하고 굴착 대상의 지형과 지질 및 암질 상태를 파악해야 한다. 특히 굴착 대상의 지질이 암석인 경우에는 효과적인 굴착을 위한 굴착 방식도 결정해야 한다.

굴착 대상 구간이 충격소음이 없어야 하고 정밀성 등이 요구되는 도심지의 지하 또는 인접지역에 철도, 배관 등의 지하 시설이 위치한 경우에는 본 실시의 암벽 굴착 공법이 적용된다.

이를 위해 본 실시의 암벽 굴착 공법은, 암벽 절단 표시인 천공라인(10)을 따라 다수의 천공점(11)을 지정 간격으로 일렬 표시하는 천공라인 표시단계; 천공기구를 이용해서 천공점(11)을 지정 깊이만큼 천공해서 홈라인(12; 도 7 참고)을 형성하는 천공단계; 홈라인(12)으로 둘러싸인 암석체(S)를 암벽(W)으로부터 절단하기 위해서, 와이어쏘 절단기(400; 도 8 참고)를 이용해 암석체(S)의 배면을 절단하는 암석체 절단단계; 절단된 암석체(S)를 암벽(W)으로부터 분리해서 굴착하는 암석체 분리단계;를 포함한다.

상기 천공라인 표시단계에서, 시공 중인 터널의 설계값 등을 확인해서 굴착 대상의 범위와, 천공 순서 등을 계획 및 설계한다. 일반적으로 굴착 범위는 시공 대상 터널의 단면적보다 넓은 범위로 이루어지고, 암석에 대한 절단 작업이 완료되면 굴착 내면을 콘크리트 또는 모르타르 등을 이용해 마감하며, 설계값에 맞춰서 터널을 완공한다.

따라서 굴착 이전에는 완공시의 터널 범위를 도 1의 (a)도면에서와 같이 설계에 따른 터널 위치를 굴착 대상인 암벽(W) 표면에 터널 표시선(GL)으로 표시하고, 굴착 범위는 터널 표시선(GL)보다 외곽에 천공라인(10)으로 표시해서, 현장 작업자가 암벽(W) 절단을 통한 굴착 범위를 정확히 파악할 수 있게 한다.

한편, 도 1의 (b)도면에서와 같이 천공라인(10)을 따라 다수의 천공점(11)을 지정 간격으로 표시한다. 천공점(11)은 천공라인(10)을 따라 도트(DOT) 단위로 절개하기 위한 표시점으로, 천공기구의 규격에 맞춰 간격을 지정한다.

본 실시에서는 천공라인(10)을 터널표시선(GL) 전체를 따라 표시한 것으로 했으나, 터널표시선(GL)의 범위를 다수의 구간으로 분할하도록 표시할 수도 있다.

상기 천공단계에서, 천공기구의 드릴유닛(100)를 이용해 천공점(11)을 따라 천공한다.

일반적으로 천공기구의 드릴유닛(100)은 암벽(W) 천공을 위한 천공비트(120)를 구성하므로, 천공비트(120)를 천공점(11)에 대고 드릴유닛(100)을 가압해서 암벽(W)을 곧게 천공한다.

천공점(11)에 대한 천공이 완료되면 천공홀(12a)이 형성되고, 천공홀(12a)로부터 천공기구를 분리하여 다음 천공점(11)을 천공한다.

도 3은 상기 천공기구의 다른 실시 예가 암벽을 천공하는 모습을 도시한 일부 단면도이다.

상기 천공단계를 좀 더 구체적으로 설명하면, 다수의 천공점(11) 중 1개의 제1천공점을 드릴유닛(100)의 천공비트(120)로 천공해서 천공홀(12a)을 형성하는 단계; 천공홀(12a)에 천공기구의 리니어가이드(140)를 매개로 천공비트(120)와 연결된 안내가이드(130)를 삽입하는 단계; 상기 제1천공점에 이웃하는 제2천공점을 천공비트(120)로 천공하며, 상기 제1천공점과 제2천공점 사이의 벽체를 리니어가이드(140)가 절개하는 단계;를 포함한다.

본 실시의 천공기구는 천공비트(120)를 말단에 고정하는 쉐프트(110)를 구성하며, 쉐프트(110)와 나란히 배치되는 안내가이드(130)를 더 포함한다. 또한 쉐프트(110)와 안내가이드(130)는 리니어가이드(140)를 매개로 연결된다.

본 실시의 천공기구를 기반으로, 천공비트(120)를 이용해 제1천공점을 우선 천공해서 천공홀(12a)을 생성하고, 천공홀(12a)과 이웃하는 제2천공점을 천공하기 위해서 안내가이드(130)를 천공홀(12a)에 삽입한다. 결국, 천공비트(120)가 제2천공점에 맞춰 암벽(W)을 천공할 때, 안내가이드(130)는 천공홀(12a)을 따라 곧게 삽입되므로, 천공비트(120) 역시 안내가이드(130)를 따라 곧은 방향으로 암벽(W)을 천공할 수 있다.

그런데, 서로 이웃하는 천공점(11) 사이는 서로 간격을 갖고 떨어져 있으므로, 상기 제1,2천공점이 천공되어 생성한 천공홀(12a) 사이에는 벽체가 잔존한다. 그러므로, 상기 벽체는 안내가이드(130)와 쉐프트(110)를 연결하는 리니어가이드(140)가 접하여 천공하며, 이를 위해 리니어가이드(140)는 제2절삭날(144)을 구성한다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 아래에서 다시 한다.

결국, 제1,2천공점을 각각 천공하는 과정에서 드릴유닛(100)의 리니어가이드(140)는 벽체를 선형으로 절단하고, 이를 통해 천공라인(12)을 형성한다.

아래에서는 본 실시의 암벽 굴착 공법에 적용되는 천공기구를 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 4는 상기 천공기구의 분해 사시도이고, 도 5는 상기 천공기구가 조립된 모습을 도시한 사시도이고, 도 6은 상기 천공기구 구성된 리니어가이드의 일실시 모습을 도시한 사시도이다.

본 실시의 천공기구는, 모터(200)의 동력에 따라 롤링하는 쉐프트(110); 쉐프트(110)의 롤링을 따라 롤링하도록 쉐프트(110)에 고정되며, 말단에는 제1절삭날(121)이 구성된 천공비트(120); 쉐프트(110)와 나란하게 배치되는 안내가이드(130); 일단이 안내가이드(130)에 고정되고, 타단이 쉐프트(110)의 롤링이 가능하도록 쉐프트(110)와 연결되며, 외면에 제2절삭날(144)이 구성된 리니어가이드(140);가 구비된 드릴유닛(100)을 포함한다.

각각의 구성을 좀 더 구체적으로 설명한다.

본 실시의 쉐프트(110)는, 모터(200)와 연결되는 중계롯드(110b)와, 천공비트(120)와 중계롯드(110b)를 서로 고정하면서 리니어가이드(140)와 롤링가능하게 연결되는 어댑터(110a)를 포함한다.

우선, 중계롯드(110b)는, 일단이 모터(200)의 회전축대(210)에 고정되며 천공홀(12a)로의 삽입을 위한 상당한 길이로 제작되는 제2본체(113')와, 제2본체(113')의 타단에서 어댑터(110a)에 고정되도록 구성되는 제2연결체(111')로 구성된다. 중계롯드(110b)는 모터(200)의 동력을 받아 고속으로 롤링하므로, 동력 전달을 위해서 제2본체(113')는 회전축대(210)에 견고히 고정되고, 제2연결체(111')는 어댑터(110a)에 견고히 고정되어야 한다.

어댑터(110a)는, 일단이 중계롯드(110b)의 제2연결체(111')와 단단히 고정되는 제1본체(113)와, 일단이 제1본체(113)의 타단과 일체를 이루고 리니어가이드(140)와 롤링 가능하게 연결되는 안착대(112)와, 일단이 안착대(112)의 타단과 일체를 이루고 타단이 천공비트(120)에 고정되는 제1연결체(111)로 구성된다. 어댑터(110a)는 모터(200)의 동력을 중계롯드(110b)로부터 받아 천공비트(120)에 전달하므로, 제1본체(113)는 중계롯드(110b)에 견고히 고정되고, 제1연결체(111)는 천공비트(120)에 견고히 고정되어야 한다. 또한 리니어가이드(140)는 어댑터(110a)의 롤링과는 무관하게 원위치를 유지할 수 있어야 하면서, 제2절삭날(144)이 제1,2천공점 각각의 천공홀(12a) 사이 벽체에 진동력을 가할 수 있어야 하므로, 어댑터(110a)의 안착대(112)는 리니어가이드(140)를 롤링 가능하게 관통하도록 연결된다. 한편, 제1본체(113)는 리니어가이드(140)의 연결관(141)을 받칠 수 있도록 연결관(141)의 직경에 상응하는 직경의 관 형상을 이룬다. 따라서 리니어가이드(140)가 천공홀(12a) 사이의 벽체를 절삭할 때 중계롯드(110b)를 향해 밀리지 않고 제 위치를 안정적으로 유지할 수 있다.

천공비트(120)는, 암벽(W)과 접하는 제1절삭날(121)과, 어댑터(110a)의 제1연결체(111)와 고정되는 연결구(122)로 구성된다. 제1절삭날(121)은 절삭용으로 널리 활용되는 인조다이아몬드 또는 중석 등으로 된 공구로, 그 재질과 형상은 다양하며 이미 공지의 기술이므로 여기서는 그 설명을 생략한다.

계속해서 본 실시의 안내가이드(130)는, 길이방향을 따라 개구라인(131a)을 구비하는 관 형상의 파이프(131)와, 파이프(131)의 말단에 형성되는 브래킷(132)을 포함한다.

안내가이드(130)는 천공홀(12a)에 삽입되어 슬라이딩하면서 천공비트(120)의 천공방향을 곧게 안내해야 하므로, 파이프(131)는 중계롯드(110b)에 준하는 상당한 길이를 갖는다. 한편, 안내가이드(130)의 브래킷(132)은 안내가이드(130)를 고정하기 위한 수단으로서, 아래에서 그 기능에 대해 설명한다.

리니어가이드(140)는, 어댑터(110a)가 롤링하도록 관통하는 연결관(141)과, 안내가이드(130)의 파이프(131) 중공에서 슬라이딩 가능하게 삽입되는 이동자(142)와, 개구라인(131a)으로부터 이동가능하게 인출하도록 이동자(142)에서 돌출하며 말단이 연결관(141)과 고정되고 제2절삭날(144)이 배치되는 연결대(143);를 포함한다.

리니어가이드(140)는 어댑터(110a)와 안내가이드(130)를 연결하는 동시에 서로 이웃하는 천공홀(12a) 사이의 벽체를 절단한다. 따라서 연결관(141)은 어댑터(110a)가 관통할 수 있는 관 형상이고, 이동자(142)는 안내가이드(130)의 파이프(131)의 중공에서 슬라이딩 가능하도록 삽입된 형상이다. 또한 이동자(142)로부터는 연결관(141)과의 연결을 위해서 연결대(143)가 파이프(131)의 개구라인(131a)을 관통해 인출된다. 이때, 서로 천공홀(12a) 사이의 벽체를 절단하기 위한 제2절삭날(144)이 연결대(143)의 외면에 설치되며, 제2절삭날(144)은 절삭용으로 널리 활용되는 인조다이아몬드 또는 중석 등으로 된 공구로, 그 재질과 형상은 다양하며 이미 공지의 기술이므로 여기서는 그 설명을 생략한다.

한편, 제2절삭날(144, 144')은 연결대(143)에 다양한 형태로 배치될 수 있다. 앞서 제시한 제2절삭날(144)은 다수의 제2절삭날(144)이 일렬로 배치되었으나, 도 6의 (a)도면에는 1개의 제2절삭날(144)을 연결대(143)의 일면을 따라 길게 배치하였고, 도 6의 (b)도면에는 중석 분말을 용융한 후 경화해 제2절삭날(144')을 생성해서 연결대(143)의 외면을 감싸도록 덮어 용접했다.

도 6의 (b)도면에서 보인 실시예에서는 제2절삭날(144')을 연결대(143)의 전면과 양측면의 일부를 덮도록 구성하였는데, 이를 통해 제2절삭날(144')이 양측면으로부터 돌출된 형태를 이룬다. 따라서 상대적으로 넓은 면적의 제2절삭날(144')이 벽체에 직접적인 진동과 압력을 가하므로, 상기 벽체의 절삭이 효과적으로 이루어진다. 또한 제2절삭날(144')이 분리됨 없이 하나의 덩어리로서 연결대(143)에 용접돼 고정되므로, 절삭 과정에서 제2절삭날(144')이 유실되는 것을 방지한다.

도 7은 본 발명에 따른 암벽 굴착 공법에 따라 상기 천공기구에 의해 암벽에 홈라인이 형성됨 모습을 도시한 도면이고, 도 8는 본 발명에 따른 암벽 굴착 공법에서 와이어쏘 절단기로 암벽을 절단하는 모습을 도시한 단면도이고, 도 9은 상기 와이어쏘 절단기를 이용해서 암석체의 배면을 절단하는 과정을 순차로 도시한 단면도이다.

계속해서, 상기 암석체 절단단계는, 와이어쏘 절단기(400)에 구성된 한 쌍의 견인대(412, 412')를 홈라인(12) 양측의 하단 코너에 각각 삽입하는 단계; 한 쌍의 견인대(412, 412') 말단의 전환드럼(413, 413')으로 이어져 인출된 와이어쏘(L)를 암석체(S)의 둘레면에 감싸듯 배치하는 단계; 무한궤도로 배선된 와이어쏘(L)가 상암석체(S)의 둘레면에 밀착하여 순환하도록 와이어쏘 절단기(400)의 동력원을 구동해서, 암석체(S)의 배면을 따라 절단하는 단계;를 포함한다.

암석체(S)의 내측 배면을 절단하기 위해서 도 9의 (a)도면에서와 같이 홈라인(12) 양측의 하단 코너에 각각 견인대(412, 412')를 삽입하고, 견인대(412, 412')를 잇는 와이어쏘(L) 부분을 홈라인(12)을 따라 암석체(S)를 감싸듯 배선한다. 배선을 완료하면 동력원(430)을 이동시켜서 와이어쏘(L)의 상기 부분의 길이가 짧아지도록 조정하고, 이를 통해서 도 9의 (b) 내지 (e)도면에서 보인 바와 같이 암석체의 배면을 따라 와이어쏘(L)가 이동하면서 절단을 진행한다. 결국, 암석체(S)는 배면이 절단되어서 암벽(W)으로부터 완전히 분리되고, 이를 통해서 굴착공(30; 도 10 참고)을 생성한다.

본 실시에서 암석체(S)의 배면 절단은 암석체(S)의 사방 둘레에 홈라인(12)이 형성된 경우로 했으나, 홈라인(12)이 암석체(S)의 삼면에만 형성되어도 가능하다.

참고로, 와이어쏘 절단기(400)의 암(410)은 와이어쏘(L)의 원활한 이동을 가이드하는 전환드럼(413, 413')과 안내드럼(414, 414')을 구비하였으나, 별도의 전환드럼(413, 413')과 안내드럼(414, 414') 없이 와이어쏘(L)가 분할대(411)와 견인대(412, 412')의 외면을 슬라이딩하도록 할 수도 있다.

도 10은 본 발명에 따른 암벽 굴착 공법에서 굴착공의 내벽을 마감한 모습을 도시한 도면이다.

본 실시의 암벽 굴착 공법는 상기 암석체 분리단계에서 형성된 굴착공(30)의 내벽(31)을 마감재(32)로 도포해 마감하는 내벽 마감단계;를 더 포함한다.

굴착공(30)의 내벽(31)은 도 10의 (a)도면에서와 같이 불규칙한 표면을 이루거나 곡면이어야 할 구간이 평면을 이룬다. 그러므로, 도 10의 (b)도면에서와 같이 굴착공(30)의 내벽(31)에 콘크리트 또는 모르타르 등의 마감재(32)를 도포해서 터널 표시선(GL)이 위치했던 높이까지 마감한다.

참고로, 마감재(32)는 경화과정을 통해 단단하게 굳는다. 그런데 지속적인 굴착을 위해서는 굴착공(30)에서 굴착 대상에 대한 지속적인 암석 천공 공정이 진행되어야 하고, 이러한 천공 공정에서 발생하는 미세한 진동은 경화된 마감재(32)에 충격을 전달해서 파손을 야기할 수 있다. 그러므로, 마감재(32)를 이용한 마감 공정은 굴착을 위한 절단 공정을 완료하거나 절단 공정 대상 지점이 마감 공정 대상 지점과 충분한 이격거리를 갖는다면, 이때부터 절단 공정과 함께 마감 공정을 병행하는 것이 바람직하다.

도 11는 상기 천공기구의 다른 실시 모습을 도시한 측면도이고, 도 12은 상기 천공기구의 또 다른 실시 모습을 도시한 측면도이다.

본 실시의 천공기구는, 모터(200)가 고정되는 가이드레일(310); 가이드레일(310)에 설치되며, 쉐프트(110)가 롤링 가능하도록 지지하는 제1서포터(320); 제1서포터(320)와 일렬을 이루며 가이드레일(310)에 설치되고, 쉐프트(110)가 롤링 가능하도록 지지하며, 안내가이드(130)가 탈착하는 제2서포터(330);를 구비한 베이스(300)를 더 포함한다.

전술한 대로 베이스(300)는 모터(200)와 드릴유닛(100)을 일체로 고정하는 매개체로서, 제1서포터(320)는 모터(200)와 연결된 쉐프트(110)의 일단부를 지지하고, 제2서포터(330)는 가이드레일(310)의 말단에서 쉐프트(110)를 지지한다. 또한 제2서포터(330)는 드릴유닛(100)의 안내가이드(130)를 고정해서, 쉐프트(110)와 안내가이드(130)가 서로 나란하게 배치되도록 한다. 여기서 제2서포터(330)는 안내가이드(130)의 브래킷(132)과 결합하는 펜스(331)를 구성하며, 브래킷(132)과 펜스(331)는 볼팅 등의 결합수단을 매개로 탈착가능하게 연결된다.

결국, 본 실시의 천공기구는 암벽(W)의 천공 정도에 따라 베이스(300)를 일방향으로 이동시켜서 암벽(W) 천공을 지속하고, 천공홀(12a)이 완성되면 베이스(300)를 역방향으로 이동시켜서 천공비트(120)및 쉐프트(110)와 안내가이드(130)를 천공홀(12a)로부터 이탈한다.

이러한 과정을 통해 천공라인(10)에 표시된 천공점(11)을 순차로 천공해서 홈라인(12)을 완성할 수 있다.

한편, 본 실시의 제1,2서포터(132, 133) 및 모터(200)는 가이드레일(131)에 이동가능하게 설치되고; 베이스(300)는, 제1서포터(320) 및 제2서포터(330)와 일렬을 이루며 가이드레일(310)에 이동가능하게 설치되고, 쉐프트(110)가 롤링 가능하도록 지지하며, 안내가이드(130)가 탈착하는 제3서포터(340);를 더 포함한다. 여기서 제3서포터(340)는 안내가이드(130)의 브래킷(132)과 탈착 가능하게 연결되는 펜스(341)를 구성해서, 브래킷(132)과 펜스(341)는 볼팅 등의 결합수단을 매개로 탈착가능하게 연결된다.

여기서, 제3서포터(340)는 가이드레일(310)에 이동가능하게 연결되므로, 도 12의 (a)도면과 같이 안내가이드(130)를 펜스(341)를 매개로 제3서포터(340)에 연결해서 제1,2,3서포터(320, 330, 340)와 모터(200)의 위치를 전방으로 이동시키면, 가이드레일(310)로부터 안내가이드(130) 및 천공비트(120)를 전방으로 'A' 길이만큼 돌출시키고, 도 12의 (b)도면과 같이 제1,2,3서포터(320, 330, 340)와 모터(200)의 위치를 후방으로 이동시키면, 가이드레일(310)로부터 안내가이드(130) 및 천공비트(120)를 후퇴시켜서, 가이드레일(310)로부터 전방으로 'B' 길이만큼 돌출시킬 수 있다.

결국, 안내가이드(130) 및 쉐프트(110)의 전장을 교체하지 않아도 설계된 천골홀(12a)의 깊이에 맞춰서 안내가이드(130) 및 쉐프트(110)의 돌출 거리를 조정할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10; 천공라인 11; 천공점 12; 홈라인
12a; 천공홀 100; 드릴유닛 110; 쉐프트
111, 111'; 제,2연결체 112; 안착대 113, 113'; 제1,2연결체
120; 천공비트 121; 제1절삭날 122; 연결구
130; 안내가이드 131; 파이프 131a; 개구라인
132; 브래킷 140; 리니어가이드 141; 연결관
142; 이동자 143; 연결대 144, 144'; 제2절삭날
200; 모터 210; 회전축 300; 베이스
310; 가이드레일 320; 제1서포터 330; 제2서포터
331; 펜스 340; 제3서포터 341; 펜스
400; 와이어쏘 절단기 410; 암 411; 분할대
412, 412'; 견인대 413, 413'; 전환드럼
414, 414'; 안내드럼 420; 가이드레일 421; 가이드본체
422; 랙 423; 연결레일 430; 동력원
431; 베이스 432; 동력부 433; 주동부
434, 434'; 견인부 435; 주행부 436; 롤러부
GL; 터널 표시선 G; 지면선 S; 암벽체
W; 암벽 L; 와이어쏘

Claims (11)

1. 모터의 동력에 따라 롤링하는 쉐프트; 상기 쉐프트의 롤링을 따라 롤링하도록 상기 쉐프트에 고정되며, 말단에는 제1절삭날이 구성된 천공비트; 상기 쉐프트와 나란하게 배치되는 안내가이드; 일단이 상기 안내가이드에 고정되고, 타단이 상기 쉐프트의 롤링이 가능하도록 상기 쉐프트와 연결되며, 외면에 제2절삭날이 구성된 리니어가이드;가 구비된 천공기구에 있어서,
   모터가 고정되는 가이드레일; 상기 가이드레일에 설치되며, 상기 쉐프트가 롤링 가능하도록 지지하는 제1서포터; 상기 제1서포터와 일렬을 이루며 상기 가이드레일의 말단에 설치되고, 상기 쉐프트가 롤링 가능하도록 지지하며, 상기 안내가이드가 탈착하는 제2서포터;를 구비한 베이스를 더 포함하고,
   상기 제1,2서포터 및 모터는 상기 가이드레일에 이동가능하게 설치되고; 상기 제1서포터 및 제2서포터와 일렬을 이루며 상기 가이드레일에 이동가능하게 설치되고, 상기 쉐프트가 롤링 가능하도록 지지하며, 상기 안내가이드가 탈착하는 제3서포터;를 더 포함하며,
   상기 쉐프트는, 상기 모터와 연결되는 중계롯드와, 상기 천공비트와 중계롯드를 서로 고정하면서 상기 리니어가이드와 롤링가능하게 연결되는 어댑터를 포함하고; 상기 안내가이드는, 길이방향을 따라 개구라인을 구비하는 관 형상이고, 말단에 브래킷이 형성되며; 상기 리니어가이드는, 상기 어댑터가 롤링하도록 관통하는 연결관과, 상기 안내가이드의 중공에서 슬라이딩 가능하게 삽입되는 이동자와, 상기 개구라인으로부터 이동가능하게 인출하도록 상기 이동자에서 돌출하며 말단이 상기 연결관과 고정되고 상기 제2절삭날이 배치되는 연결대;를 포함하되,
   상기 제2절삭날은, 중석 분말을 용융한 후 경화해 생성해서 상기 연결대의 정면과 양측면의 일부를 감싸며 돌출하도록 덮어 용접한 것;
   을 특징으로 하는 천공기구.
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