KR101924756B1

KR101924756B1 - 롤 커터를 이용한 암반확공기

Info

Publication number: KR101924756B1
Application number: KR1020180041808A
Authority: KR
Inventors: 조태희
Original assignee: 조태희
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2019-02-27

Abstract

본발명은 롤 커터를 이용한 암반확공기에 관한 것으로, 시작구에서 슈팅작업을 실시하여 굴착하는 단계; 로드를 모두 시작구까지 회수하는 회수단계; 시작구에서 확공용 비트를 장착하여 시작구에서 도달구 방향으로 전진하면서 확공작업을 하는 확공단계; 시작구에서 도달구 방향으로 풀링 작업을 하는 단계; 를 포함하는 수평굴착에서의 굴착 및 확공방법에 사용되는 롤 커터 리머로서, 상기 롤 커터 리머는 전방부(100)와, 후방부(200)로 이루어지되, 상기 전방부(100)와 후방부(200) 사이에는 다수 개의 롤커터(300)가 설치되는 것으로, 본발명은 수평굴착시 리밍작업시 롤 커터를 장시간 사용할 수 있으며 교체가 편리하여 작업시간이 단축되며, 교체시 롤러만 교체하여 다른부분은 재사용이 가능하여 기존 확공기보다 경제적인 현저한 효과가 있다.

Description

롤 커터를 이용한 암반확공기{Rock reamer with roll cutter}

본발명은 수평굴착용 롤 커터를 이용한 암반확공기(Rock Reamer)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 몸체에 다수 개의 롤커터가 설치되어 장시간 사용할 수 있으며 교체가 편리하여 작업시간이 단축되어 경제적인 롤 커터를 이용한 암반확공기(Rock Reamer)에 관한 것이다.

일반적으로 수평굴착공법의 작업은 도 1의 흐름과 같이 슈팅작업 후 도달구(도서지역)에서 확공작업을 거친 후 최종 풀링작업을 통해 관로의 매설이 완성된다.

그러나 상기 종래 공법은 확공을 위해 도달구에 확공을 위한 별도의 시설이 필요하므로 비경제적이다. 곧 일반적으로 도달구에서 확공작업을 실시하면 벤토나이트 재활용기, 발전기. 크레인 인력등이 필요하여 경제적 손실을 가져온다.

그리고 장비의 회전력에 의한 확공속도가 느리며, 예를 들어 암반일 경우 기존확공량은 30M/일 정도이다.

한편, 비개착식 굴착공법은 상하수도관, 전력관, 통신관, 가스관 등의 지중관로의 매설시 노면 터파기를 통해 이루어지는 개착식 공법과 달리 도로를 직접 굴착하지 않고 지하에 터널을 만드는 공사 방식이다. 이와 같은 비개착식 굴착공법은 통상 지향성압입공법(H.D.D공법; Horizontal Directional Drilling method)으로 알려져 있고, 이 공법은 타 공법에 비해 사회적 비용절감, 안전성 확보에 우수한 것으로 인식되고 있다.

이와 같은 지향성압입공법은 압입장비를 이용하여 중공의 로드(Rod)를 연속적으로 연결해가면서 지하로 압입하되, 선단 로드의 앞쪽에는 소구경의 드릴헤드(bit)을 연결하여 추진시킴과 동시에 로드내의 중공을 통하여 물과 벤토나이트 혼합액을 고압으로 공급·분사하면서 작업구간의 시작지점(시작구)에서 도달지점(도달구)까지 관통하는 선단 굴착공(Pilot borehole)을 형성한다. 그리고, 선단 굴착공 형성 후 선단 로드에 연결된 드릴헤드를 직경이 점점 커지는 확공기로 교체해가면서 굴착공이 원하는 구경에 도달될 때까지 벤토나이트 혼합액(물, 벤토나이트, 첨가제 등의 혼합액)을 공급·분사하면서 원하는 구경의 굴착공을 형성시키는 방식이다.

그러나, 이와 같은 지향성압입공법은 벤토나이트 오니(벤토나이트 혼합액과 굴착시 혼합되는 점토, 잔토, 이물질 등)의 처리에 있어서 개선할 필요성을 갖고 있었다. 즉, 지향성압입공법의 특성상 굴착과정에서 발생되는 많은 양의 벤토나이트 오니가 시작구와 도달구에 쌓여 넘치게 되는데, 종래 각 시공현장에서는 벤토나이트 오니의 적절한 처리가 이루어 지지 않아, 벤토나이트 오니가 주변의 하수구나 하천, 우수관으로 흘러들어 심각한 환경피해를 유발시키고 있었다. 또한, 상하수도관을 매설할 때, 굴착공의 체적에서 상하수도관이 차지하는 체적만큼의 벤토나이트 오니가 시작구와 도달구에 급격히 쌓여 주변환경을 오염시키는 문제점이 있었다.

이와 같이 벤토나이트의 사용량이 많아짐에 따라 자원 낭비 및 벤토나이트 오니에서 환경적인 문제가 발생되는 지향성압입공법을 개선하기 위해 본 발명자는 등록특허공보 등록번호 제10-0836626호 “피엠지공법 및 그를 위한 시공장치”를 통해 피엠지공법 (P.M.G공법; ProMole Grouting method)을 제안한 바 있다.

또한, 등록번호 10-1193086호에는 시작구와 도달구 사이에 굴착공을 천공하되, 먼저 굴착장비를 시작구(1) 측에 설치한 후, 선단에 드릴헤드가 결합된 중공형 로드를 연속적으로 도달구 측으로 압입시켜 굴착공을 천공하는 천공단계와; 상기 천공된 굴착공을 통하여 도달구측에서부터 시작구측까지 매설하고자 하는 관을 중공형 로드로 당겨서 설치하되, 상기 중공형 로드끝단에는 연결고리가 형성된 풀링폴리셔가 결합되며, 상기 풀링폴리셔 연결고리에 매설하고자 하는 관의 선단이 결합됨으로써, 천공단계에서 형성된 굴착공의 거친부분을 깍아 매끄럽게 만들면서 당기게 되는 풀링단계;를 포함하는 풀링폴리셔를 이용한 해저관로 매설공법이 공개되어 있다.

그러나 상기 종래기술들은 리머의 수명이 짧으며 마모후 교체가 복잡한 단점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본발명은 수평굴착시 리밍작업시 롤 커터를 장시간 사용할 수 있으며 교체가 편리하여 작업시간이 단축되며, 교체시 롤러만 교체하여 다른부분은 재사용이 가능하여 기존 확공기보다 경제적인 롤 커터를 이용한 암반확공기를 제공하고자 하는 것이다.

본발명은 롤 커터를 이용한 암반확공기에 관한 것으로, 시작구에서 슈팅작업을 실시하여 굴착하는 단계; 로드를 모두 시작구까지 회수하는 회수단계; 시작구에서 확공용 비트를 장착하여 시작구에서 도달구 방향으로 전진하면서 확공작업을 하는 확공단계; 시작구에서 도달구 방향으로 풀링 작업을 하는 단계; 를 포함하는 수평굴착에서의 굴착 및 확공방법에 사용되는 롤 커터 리머로서, 상기 롤 커터 리머는 전방부(100)와, 후방부(200)로 이루어지되, 상기 전방부(100)와 후방부(200) 사이에는 다수 개의 롤커터(300)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

따라서 본발명은 수평굴착시 리밍작업시 롤 커터를 장시간 사용할 수 있으며 교체가 편리하여 작업시간이 단축되며, 교체시 롤러만 교체하여 다른부분은 재사용이 가능하여 기존 확공기보다 경제적인 현저한 효과가 있다.

도 1은 본발명의 수평굴착공법 공정도
도 2는 본발명의 수평굴착용 롤 커터를 이용한 암반확공기 사진
도 3은 본발명의 수평굴착용 롤 커터의 돌기부 사진
도 4는 본발명의 수평굴착용 롤 커터의 롤러 수직축 사진
도 5는 본발명의 수평굴착용 롤 커터의 롤러에 날이 결합되기 전 상태를 나타낸 사진
도 6은 본발명의 수평굴착용 롤 커터의 롤러에 날이 결합된 상태를 나타낸 사진

또한, 상기 롤커터(300)는 초경재질의 돌기형상의 날(301)이 롤러(302)표면에 형성되는 롤러날(310)과 상기 롤러(302)를 지지하는 롤러 수직축(303)으로 구성되고, 상기 전방부(100)의 후부는 단턱이 형성되며, 상기 롤러 수직축(303)이 고정되게 롤커터 고정구(110)가 형성되어, 롤러날이 회전되는 것을 특징으로 한다.

본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본발명의 수평굴착공법 공정도, 도 2는 본발명의 수평굴착용 롤 커터를 이용한 암반확공기 사진, 도 3은 본발명의 수평굴착용 롤 커터의 돌기부 사진, 도 4는 본발명의 수평굴착용 롤 커터의 롤러 수직축 사진, 도 5는 본발명의 수평굴착용 롤 커터의 롤러에 날이 결합되기 전 상태를 나타낸 사진, 도 6은 본발명의 수평굴착용 롤 커터의 롤러에 날이 결합된 상태를 나타낸 사진이다.

본발명 수평굴착용 롤 커터 리머는 수평굴착공정의 확공작업시에 사용되는 것으로, 상기 수평굴착공정은 통상 시작구에서 슈팅작업을 실시하여 굴착하는 단계; 로드를 모두 시작구까지 회수하는 회수단계; 시작구에서 확공용 비트를 장착하여 시작구에서 도달구 방향으로 전진하면서 확공작업을 하는 확공단계; 시작구에서 도달구 방향으로 풀링 작업을 하는 단계; 로 이루어진다. 상기 롤 커터 비트는 전방부(100)와, 후방부(200)로 이루어지되, 상기 전방부(100)와 후방부(200) 사이에는 다수 개의 롤커터(300)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 롤커터(300)는 초경재질의 돌기형상의 날(301)이 롤러(302)표면에 형성되는 롤러날(310)과 상기 롤러(302)를 지지하는 결합부재인 롤러 수직축(303)으로 구성된다. 그리고 상기 전방부와 후방부 사이에는 롤러 수직축(303)이 고정되게 롤커터 고정구(110)가 형성되어, 롤러날이 회전되며 확공작업을 하게 된다.

즉, 상기 전방부와 후방부 사이에는 방사형으로 롤커터(300)가 결합되는 것으로, 상기 전방부와 후방부 사이에는 외주연에 나사면이 형성된 롤커터 고정구(110)가 방사형으로 돌출형성되고, 상기 롤커터 고정구(110)의 외주연에는 내주연에 나사면이 형성되며, 외주연에는 동그란 띠 형상의 베어링(304) 다수 개가 길이방향으로 간격을 두고 설치된 롤러 수직축(303)이 나사결합되고, 상기 롤러 수직축(l03)의 외주연에는 롤러(302)가 결합된다.

이에, 상기 롤러(302)는 롤러 수직축(303)의 베어링(304) 외주연에 억지결합되어 롤커터 고정구(110)에 결합된 채 회전이 가능하다.

그리고 상기 롤러(302)의 외주연에는 복수 개의 날(301)이 결합되되, 상기 날은 롤러의 외주연에 홈을 파고, 상기 홈에 용접으로 결합된다.

상기 날은 길이방향으로 지그재그 모양으로 배열된다.

또한, 상기 롤러(302)가 롤커터 고정구(110)에서 이탈되는 것을 방지하기 위해 롤커터 고정구(110)와 롤러(302)에는 동일축선상으로 볼트(103)가 결합된다. 즉, 상기 롤러(302)가 롤러 수직축(303)에 억지결합되어 분리되는 것을 방지하기 위하여, 상기 볼트(103)가 롤러(302)를 관통하여 롤커터 고정구(110)의 상면에 나사결합되는 것이다.

한편, 상기 롤커터는 외주연에 밴드를 설치한다.

상기 밴드는 하면에 홈이 형성되고, 상면에는 날이 형성되어 있다.

그리고 상기 밴드는 얇은 폭의 밴드를 사용하되, 상기 밴드를 롤커터의 외주연에 감은 후 양 끝단부를 용접하여 결합한다.

이때, 상기 밴드의 홈에는 롤커터의 외주연에 돌출형성된 날이 삽입된다.

그러므로 롤커터 사용시 롤커터에 있는 날은 교체하지 않고, 밴드만 교체하여 사용하므로, 롤커터를 더욱 더 오래 사용할 수 있다.

따라서 본발명은 수평굴착시 확공작업시 롤 커터 리머를 장시간 사용할 수 있으며 교체가 편리하여 작업시간이 단축되어 경제적인 현저한 효과가 있다.

100 : 전방부
103 : 볼트
110 : 롤커터 고정구
200 : 후방부
300 : 롤커터
301 : 날 302 : 롤러
303 : 롤러 수직축 304 : 베어링
310 : 롤러날

Claims

시작구에서 슈팅작업을 실시하여 굴착하는 단계; 로드를 모두 시작구까지 회수하는 회수단계; 시작구에서 확공용 비트를 장착하여 시작구에서 도달구 방향으로 전진하면서 확공작업을 하는 확공단계; 시작구에서 도달구 방향으로 풀링 작업을 하는 단계; 를 포함하는 수평굴착에서의 굴착 및 확공방법에 사용되는 롤 커터 리머로서, 상기 롤 커터 리머는 전방부(100)와, 후방부(200)로 이루어지되, 상기 전방부(100)와 후방부(200) 사이에는 다수 개의 롤커터(300)가 설치되는 롤 커터를 이용한 암반확공기에 있어서,
상기 롤커터(300)는 돌기형상의 날(301)이 롤러(302)표면에 형성되는 롤러날(310)과 상기 롤러(302)를 지지하는 결합부재인 롤러 수직축(303)으로 구성되고, 상기 전방부(100)의 후부는 단턱이 형성되며, 상기 롤러 수직축(303)이 고정되게 롤커터 고정구(110)가 형성되어, 롤러날(310)이 회전되는 것이며,
상기 전방부(100)와 후방부(200) 사이에는 방사형으로 롤커터(300)가 결합되는 것으로, 상기 전방부(100)와 후방부(100) 사이에는 외주연에 나사면이 형성된 롤커터 고정구(110)가 방사형으로 돌출형성되고, 상기 롤커터 고정구(110)의 외주연에는 내주연에 나사면이 형성되며, 외주연에는 동그란 띠 형상의 베어링(304) 다수 개가 길이방향으로 간격을 두고 설치된 롤러 수직축(303)이 나사결합되고, 상기 롤러 수직축(303)의 외주연에는 롤러(302)가 결합되어, 상기 롤러(302)는 롤러 수직축(303)의 베어링(304) 외주연에 억지결합되어 롤커터 고정구(110)에 결합된 채 회전이 가능한 것이며,
상기 롤러(302)의 외주연에는 복수 개의 날(301)이 결합되되, 날(301)은 롤러의 외주연에 홈을 형성하여 상기 홈에 용접으로 결합되어, 길이방향으로 지그재그 모양으로 배열되는 것이며,
상기 롤러(302)가 롤커터 고정구(110)에서 이탈되는 것을 방지하기 위해 롤커터 고정구(110)와 롤러(302)에는 동일축선상으로 볼트(103)가 결합되어, 상기 롤러(302)가 롤러 수직축(303)에 억지결합되어 분리되는 것을 방지하기 위하여, 상기 볼트(103)가 롤러(302)를 관통하여 롤커터 고정구(110)의 상면에 나사결합되는 것이며,
상기 롤커터(300)는 외주연에 밴드를 설치하는 것으로, 상기 밴드는 하면에 홈이 형성되고, 상면에는 날(301)이 형성되며, 얇은 폭의 밴드를 사용하되, 상기 밴드를 롤커터(300)의 외주연에 감은 후 양 끝단부를 용접하여 결합하여, 상기 밴드의 홈에는 롤커터(300)의 외주연에 돌출형성된 날(301)이 삽입되므로, 롤커터(300) 사용시 롤커터(300)에 있는 날(301)은 교체하지 않고, 밴드만 교체하여 사용하므로, 롤커터(300)를 더욱 더 오래 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 롤 커터를 이용한 암반확공기
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