KR101931620B1 - Blasting method using explosive tube assembly filled with polymer gel - Google Patents

Blasting method using explosive tube assembly filled with polymer gel Download PDF

Info

Publication number
KR101931620B1
KR101931620B1 KR1020180078370A KR20180078370A KR101931620B1 KR 101931620 B1 KR101931620 B1 KR 101931620B1 KR 1020180078370 A KR1020180078370 A KR 1020180078370A KR 20180078370 A KR20180078370 A KR 20180078370A KR 101931620 B1 KR101931620 B1 KR 101931620B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polymer gel
blasting
explosive
main body
wall
Prior art date
Application number
KR1020180078370A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
양형식
고영훈
김정규
김승준
Original Assignee
전남대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전남대학교산학협력단 filed Critical 전남대학교산학협력단
Priority to KR1020180078370A priority Critical patent/KR101931620B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101931620B1 publication Critical patent/KR101931620B1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/006—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries by making use of blasting methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
    • F42D1/08—Tamping methods; Methods for loading boreholes with explosives; Apparatus therefor
    • F42D1/24—Tamping methods; Methods for loading boreholes with explosives; Apparatus therefor characterised by the tamping material
    • F42D1/28—Tamping with gelling agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D3/00—Particular applications of blasting techniques
    • F42D3/04—Particular applications of blasting techniques for rock blasting

Abstract

Provided are a polymer gel tube in which a polymer gel is charged and a blasting method using the same. The polymer gel tube includes a cylindrical main body inserted into a blasting hole perforated from the ground to be excavated. A cylindrical insertion pipe is formed in the center portion of the main body, and an explosive is inserted and filled into the insertion pipe through an aperture of the insertion pipe formed on one side of the main body. Moreover, the polymer gel is filled while covering the explosive between the outer wall of the insertion pipe and the inner wall of the main body, and an injection hole formed made of a predetermined size of groove for injecting water between the outer wall of the insertion pipe and the inner wall of the main body is formed on one side portion of the main body. In addition, the polymer gel is composed of a mixture of 10% of gelatin and water.

Description

폴리머 겔 튜브를 이용한 발파 방법{BLASTING METHOD USING EXPLOSIVE TUBE ASSEMBLY FILLED WITH POLYMER GEL}BLASTING METHOD USING EXPLOSIVE TUBE ASSEMBLY FILLED WITH POLYMER GEL [0002]

본 발명은 폴리머 겔 튜브 및 이를 이용한 발파 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 발파공 내부에 폭약 튜브를 장착한 후 발파하는 기술에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polymer gel tube and a blasting method using the same. More specifically, the present invention relates to a technique of blasting an explosive tube after mounting the explosive tube in the blast hole.

발파작업은 일반적으로 광산 및 터널 등의 건설작업의 필수 부분이며, 암반을 파쇄 굴착하기 위한 가장 비용 효율적인 방법이다. 그러나 도심지 내에서의 발파작업은 소음 및 지반진동 등의 환경적 위해 요인을 수반하며, 공사현장 주변의 인원 및 구조물에 피해 및 민원을 발생시킬 수 있다. 이러한 공해는 발파작업을 수행하는 과정에서 큰 제약으로 작용하고 있다.Blasting work is generally an integral part of construction work, such as mines and tunnels, and is the most cost-effective way to excavate rock. However, the blasting work in the urban area is accompanied by environmental hazards such as noise and ground vibration, and can cause damage and complaints to people and structures around the construction site. This pollution is a big restriction in the process of blasting.

특히, 터널발파는 노천발파와 달리 초기 자유면이 하나밖에 존재하지 않는다. 즉, 터널 굴착방향으로의 막장면만이 자유면으로 존재하며, 심발부 심빼기 발파를 통해 이후 확대 발파에 대한 2차 자유면을 형성하게 된다. 그 결과 전체 발파단면 중 심발부 심빼기 발파에서 암반의 구속력이 가장 크게 작용하며, 이는 전체 터널 발파의 성공여부를 결정짓는 중요한 과정으로서 효과적인 암석의 파쇄를 위해 많은 화약이 집중적으로 사용되고 있다. 이에 따라 전체 발파 중 심빼기 발파에서 가장 큰 진동속도를 보이며 심발부 심빼기 방법을 적절히 조절하여 진동을 감소시키는 것이 전체 터널발파에서의 진동을 저감시키는 방편이라 할 수 있다.Especially, tunnel blasting has only one initial free surface unlike open blast. That is, only the surface of the tunnel in the tunnel excavation direction exists as a free surface, and the second free surface for the subsequent enlarged blasting is formed through the deep drawing blasting of the core portion. As a result, the binding force of the rock is the most important factor in determining the success of the tunnel blasting in the blasting of the central part of the whole blasting section, and many gunpowder is used intensively for the effective crushing of the rock. Therefore, it is possible to reduce the vibration in the whole tunnel blasting by decreasing the vibration by controlling the deep vibration reducing method with the greatest vibration speed in the whole blasting center deep blasting.

현재 사용되는 심발부 심빼기 발파공법에서는 진동 저감을 위해 천공 경사각도의 조절, 분산 장약, 무장약공 배치, 선균열 생성, 공간격의 조절, 기폭 순서의 변화 등의 방법을 이용하고 있다.Currently used deep shrunken blasting techniques are used to adjust the inclination angle of the hole, to disperse charge, to arrange the weapons, to generate the cracks, to adjust the space charge, and to change the order of explosion in order to reduce vibration.

V-Cut 공법은 터널 중앙을 중심으로 약 60°의 경사공을 터널굴진방향으로 천공하고 집중장약을 통해 심발을 V 모양으로 형성하는 방법으로 시공이 간단하여 단공뿐 아니라 장공발파에서도 활용하고 있다. 그러나 V-Cut을 적용하는데 있어서 공저부에 밀장약이 이루어지지 못하고 경사공의 공저간격이 너무 넓거나 엇갈리게 되어 발파효율이 저하되며, 장공에서는 자유면에서의 공 간격이 너무 넓어 종종 발파 실패의 원인이 된다. V-Cut의 높은 발파효율을 위해서는 발파공 공저부의 충분한 파괴가 이루어져야 하고 이를 위해 밀장약이 요구되지만 카트리지 화약의 경우 밀장약이 완전히 되지 못하여 약포와 발파공 사이에 공간이 생겨 발파효율이 저하되는 원인 중 하나이다. The V-Cut method is a method of drilling an inclined hole of about 60 ° around the center of the tunnel in the direction of tunnel turning and forming the V-shape of the center of gravity through concentrating charge. It is utilized not only for single hole but also for long hole blasting. However, in the application of V-Cut, the milling load is not applied to the coarse portion, and the coarse spacing of the tapered holes is too wide or staggered to lower the blasting efficiency. In the long hole, . In order to achieve high blasting efficiency of V-Cut, sufficient destruction of the blast hole should be made, and for this purpose, wheat charge is required. However, in the case of cartridge explosives, .

한편, 전색은 장약공에 장약을 하고 남은 발파공 공간에 밀폐용 물질을 채워 폭발력을 충분히 발휘할 수 있도록 한다. On the other hand, the full color is charged to the charge ball, and the remaining blast hole space is filled with the sealing material so that the explosive power can be sufficiently exercised.

종래에 전색은 발파공에 폭약을 장전한 후, 그 상부에 모래 및 점토 등을 충전하여 폭발 에너지가 외부로 소실되지 않고 암반 파쇄에 집중될 수 있도록 밀폐하는 역할을 한다. 즉, 단순 밀폐에 의해 폭발력 발휘의 역할을 하였다. Conventionally, full color is used to charge explosives on a blast hole, then fill up the upper part with sand and clay to seal the blast energy so that the explosive energy is not lost to the outside but concentrated on rock fracture. In other words, it played a role of showing explosive power by simple sealing.

그러나, 종래에는 일반 장약 및 모래 등을 이용한 디커플링 장약에서 천공경과 폭약경의 차이로 인한 발파효율 감소의 문제가 발생한다.However, conventionally, there arises a problem of reduction in blasting efficiency due to the difference in puncture and explosion sizes in decoupling charging using general charge and sand.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 겔 타입의 전색 물질을 충전한 폴리머 겔 튜브를 이용한 공경 효과(decoupling effect) 및 겔의 충격압 전파성을 활용하여 소음, 진동 및 사용약량을 감소시키는 발파용 폴리머 겔 튜브 및 이를 이용한 발파공법을 제공하는 것이다. The object of the present invention is to provide a polymer gel tube for blasting which reduces noise, vibration and usage dose by utilizing a decoupling effect using a polymer gel tube filled with a gel type color material and an impact pressure propagation property of the gel, And to provide a blasting method using the same.

본 발명의 하나의 특징에 따르면, 발파용 폴리머 겔 튜브는, 굴착 대상 지반에 천공된 발파공에 삽입되는 원통 형상의 본체를 포함하고, 상기 본체의 중심부에 원통 형상의 투입관이 형성되고 상기 본체의 일측에 형성된 상기 투입관의 개구부를 통하여 상기 투입관 내로 폭약이 삽입되어 장전되며, 상기 투입관의 외벽과 상기 본체의 내벽 사이에 폴리머 겔(Polymer Gel)이 상기 폭약을 둘러싸며 충진되고, 상기 투입관의 외벽과 상기 본체의 내벽 사이로 물을 주입하기 위한 소정 크기의 홈으로 형성된 주입구가 상기 본체의 일측부에 형성되며, 상기 폴리머 겔은, 물에 10%의 젤라틴(Zelatin)이 혼합된다.According to one aspect of the present invention, a polymer gel tube for blasting includes a cylindrical body inserted into a blast hole drilled in a ground to be excavated, wherein a cylindrical injection tube is formed at the center of the body, And a polymer gel is filled between the outer wall of the charging tube and the inner wall of the main body and filled with the explosive, An injection port is formed at one side of the main body, and the polymer gel is mixed with 10% of gelatin (Zelatin) in water.

상기 주입구는, 상기 본체의 일측부 중에서 상기 개구부와 인접한 위치에 형성될 수 있다.The injection port may be formed at a position adjacent to the opening of one side of the main body.

상기 주입구는, 내측으로 밀어넣으면 내부에 충진된 물이 외부로 흐르지 않고, 외측으로 돌출시키면 상기 내부에 물을 충진할 수 있는 서랍식 구조로 이루어질 수 있다.The injection port may have a drawer structure in which water filled in the injection port does not flow to the outside when the injection port is pushed inward, and water can be filled in the injection port when the injection port protrudes outward.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 발파 방법은, (a) 굴착 대상 지반에 발파공을 천공하는 단계, (b) 상기 발파공에 발파공의 길이방향을 따라 폴리머 겔(Polymer Gel) 튜브를 삽입하는 단계, (c) 상기 폴리머 겔 튜브의 본체 중심부에 형성된 원통 형상의 투입관에 폭약을 장전하는 단계, 그리고 (d) 상기 폭약을 발파하여 지반을 파쇄시키는 단계를 포함하고, 상기 폴리머 겔 튜브는, 굴착 대상 지반에 천공된 발파공에 삽입되는 원통 형상의 본체를 포함하고, 상기 본체의 일측에 형성된 상기 투입관의 개구부를 통하여 상기 투입관 내로 폭약이 삽입되어 장전되며, 상기 투입관의 외벽과 상기 본체의 내벽 사이에 폴리머 겔이 상기 폭약을 둘러싸며 충진되고, 상기 투입관의 외벽과 상기 본체의 내벽 사이로 물을 주입하기 위한 소정 크기의 홈으로 형성된 주입구가 상기 본체의 일측부에 형성되며, 상기 폴리머 겔은, 물에 10%의 젤라틴(Zelatin)이 혼합되며, 상기 투입관의 외벽과 상기 본체의 내벽 사이에 젤라틴이 충진된 상태에서 상기 주입구를 통해 물이 유입되어 폴리머 겔 화된다.According to another aspect of the present invention, a blasting method includes the steps of (a) puncturing a blast hole in a ground to be excavated, (b) inserting a polymer gel tube into the blast hole along a longitudinal direction of the blast hole, c) loading the explosive into a cylindrical inlet tube formed at the center of the body of the polymer gel tube, and (d) blasting the explosive to crush the ground, wherein the polymer gel tube comprises: Wherein the explosive is inserted into the injection pipe through the opening of the injection pipe formed at one side of the main body and is loaded, and the outer wall of the injection pipe and the inner wall of the main body A polymer gel is filled around the explosive and an injection port formed with a predetermined size groove for injecting water between the outer wall of the injection pipe and the inner wall of the main body Wherein the polymer gel is mixed with 10% gelatin in water, and gelatin is filled between the outer wall of the inlet tube and the inner wall of the body, Is introduced into the polymer gel.

상기 천공하는 단계는, 상기 지반의 수직 방향으로 상기 발파공을 천공하고,Wherein the perforating step includes perforating the blast hole in the vertical direction of the ground,

상기 삽입하는 단계는, 수직 방향으로 상기 폴리머 겔 튜브를 삽입할 수 있다.The inserting step may insert the polymer gel tube in a vertical direction.

상기 천공하는 단계는, 상기 지반의 수평 방향으로 상기 발파공을 천공하고,Wherein the boring is performed by drilling the blast hole in the horizontal direction of the ground,

상기 삽입하는 단계는, 수평 방향으로 상기 폴리머 겔 튜브를 삽입할 수 있다.The inserting step may insert the polymer gel tube in a horizontal direction.

본 발명의 실시예에 따르면, 폴리머 겔 튜브로 인하여 발파공 내부에서 폭약과 공벽의 공간에 폴리머 겔이 전색물로 사용되므로, 일반 장약 및 모래 등을 이용한 디커플링 장약에서 천공경과 폭약경의 차이로 인한 발파 효율 감소 문제를 해결하고, 발파 효율을 높이면서도 진동 및 소음을 저감하는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, since the polymer gel is used as a transferring material in the space of the explosive and the air wall inside the blast hole due to the polymer gel tube, the blasting efficiency due to the difference of the puncture and explosion sizes in the decoupling charge using general charge and sand, Reduction effect, and an effect of reducing vibration and noise while enhancing blasting efficiency.

또한, 폴리머 겔이 패키지 형태로 충전되어 있어 폭약과 폴리머 겔 튜브만 체결하면 되므로, 발파공 내부에 장약하기 간편하다.In addition, since the polymer gel is filled in the form of a package, only the explosive and the polymer gel tube can be fastened, so that it is easy to charge the inside of the blasting hole.

또한, 지하터널 발파과정에서 진동을 제어하면서도 경제적 시공이 가능하다.In addition, it is possible to control the vibration while underground tunnel blasting process, and also to construct economically.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 외부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 투시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 투시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 일측 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 일측 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발파 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연주확대시험의 연주블록형태를 도시한다.
도 10a 및 10b는 도 9의 연주확대시험에서 측정된 동적 변형률의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11a는 연주확대시험에서 전색물이 없는 경우, 연주확대시험을 위한 연주블록모델의 형상을 나타낸다.
도 11b는 도 11a의 연주확대시험 수치 모델의 발파공 확장 결과를 나타낸다.
도 12a는 연주확대시험에서 전색물이 모래인 경우, 연주확대시험을 위한 연주블록모델의 형상을 나타낸다.
도 12b는 도 12a의 연주확대시험 수치 모델의 발파공 확장 결과를 나타낸다.
도 13a는 연주확대시험에서 전색물이 물인 경우, 연주확대시험을 위한 연주블록모델의 형상을 나타낸다.
도 13b는 도 13a의 연주확대시험 수치 모델의 발파공 확장 결과를 나타낸다.
도 14a는 연주확대시험에서 전색물이 젤라틴인 경우, 연주확대시험을 위한 연주블록모델의 형상을 나타낸다.
도 14b는 도 14a의 연주확대시험 수치 모델의 발파공 확장 결과를 나타낸다.
도 15는 연주 블록 발파공 내부 폭약 주변의 충진재에 따른 폭발영향을 비교분석하기 위한 수치해석 모델의 게이지 설정 지점에서 측정된 각각의 최대 압력을 나타낸다.
도 16은 연주 블록에서 젤라틴 전색물 모델의 압력 이력 및 맥동을 나타낸다.
도 17은 AUTODYN 시뮬레이션 결과, 전색물이 사용되지 않은 경우, 압력 분포를 나타낸 그래프이다.
도 18은 AUTODYN 시뮬레이션 결과, 전색물이 모래인 경우, 압력 분포를 나타낸 그래프이다.
도 19는 AUTODYN 시뮬레이션 결과, 전색물이 물인 경우, 압력 분포를 나타낸 그래프이다.
도 20은 AUTODYN 시뮬레이션 결과, 전색물이 젤라틴이 10%인 경우의 압력 분포를 나타낸 그래프이다.
도 21a는 본 발명의 한 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 실물 사시도이다.
도 21b는 본 발명의 한 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 실물 측면도이다.1 is an external perspective view of a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of a polymer gel tube according to one embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a polymer gel tube according to another embodiment of the present invention.
4 is a side view of a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of one side of a polymer gel tube according to another embodiment of the present invention.
7 is a side cross-sectional view of a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a blasting method according to an embodiment of the present invention.
9 shows a performance block form of a performance expansion test according to an embodiment of the present invention.
10A and 10B are graphs showing the results of dynamic strain measured in the performance expansion test of FIG.
11A shows the shape of a performance block model for a performance expansion test when there is no full color in the performance expansion test.
FIG. 11B shows the result of the expansion of the blasting hole of the numerical model of the performance expansion test of FIG. 11A.
12A shows the shape of a performance block model for a performance expansion test when the full color is sand in the performance expansion test.
FIG. 12B shows the result of the expansion of the blast hole of the numerical model of the performance expansion test of FIG. 12A.
13A shows the shape of a performance block model for a performance expansion test when the full color is water in the performance expansion test.
FIG. 13B shows the result of the expansion of the blast hole of the numerical model of the performance expansion test of FIG. 13A.
14A shows the shape of a performance block model for a performance expansion test when the full color material is gelatin in the performance expansion test.
Fig. 14B shows the result of the expansion of the blast hole of the numerical model of the performance expansion test of Fig. 14A.
15 shows the respective maximum pressures measured at the gauge setting point of the numerical analysis model for comparative analysis of the explosion effect according to the filler material around the explosive inside the blasting block of the performance block.
Figure 16 shows the pressure history and pulsation of the gelatinous water model in the performance block.
FIG. 17 is a graph showing the pressure distribution when the coloring material is not used as a result of the AUTODYN simulation. FIG.
18 is a graph showing the pressure distribution when the green color is sand as a result of AUTODYN simulation.
FIG. 19 is a graph showing the pressure distribution in the case where the whole color is water as a result of AUTODYN simulation.
FIG. 20 is a graph showing the pressure distribution when gelatin is 10% of the whole color as a result of AUTODYN simulation.
21A is a perspective view of a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention.
21B is a physical side view of a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브 및 이를 이용한 발파 방법에 대하여 설명한다.Now, a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention and a blasting method using the same will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 외부 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 투시도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 투시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 측면도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 일측 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 일측 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 측단면도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발파 방법을 나타낸 흐름도이다.FIG. 1 is an external perspective view of a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross- FIG. 4 is a side view of a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a perspective view of a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross- FIG. 7 is a side cross-sectional view of a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a flowchart illustrating a blasting method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 폴리머 겔(Polymer Gel) 튜브(100)는 굴착 대상 지반에 천공된 발파공에 삽입된 후 장전된 폭약의 발파로 암반을 파쇄하는데 이용되는 폭약튜브 조립체이다.Referring to FIG. 1, a polymer gel tube 100 is an explosive tube assembly used to break a rock by blasting a loaded explosive after being inserted into a perforated hole in a ground to be excavated.

폴리머 겔 튜브(100)는 굴착 대상 지반에 천공된 발파공에 삽입되는 원통 형본체(110)를 포함한다. 본체(110)의 형상은 도 4에서도 보인 바와 같이, 원통 형상으로 도시하였으나, 다각 기둥 형상일 수도 있으며, 그 형태를 특정하지 아니한다.The polymer gel tube 100 includes a cylindrical body 110 that is inserted into a blast hole drilled in the ground to be excavated. Although the shape of the main body 110 is shown as a cylindrical shape as shown in Fig. 4, it may be a polygonal column shape, and its shape is not specified.

원통 형상의 본체(110) 중심부에 원통 형상의 투입관(111)이 형성된다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 본체(110)의 내측에는 원통 형상의 투입관(111)이 형성되어 있고, 도 7에 보인 바와 같이, 투입관(111)의 개구부(113)는 원형으로 형성된다.A cylindrical injection tube 111 is formed at the center of the cylindrical body 110. 2 and 3, a cylindrical injection tube 111 is formed inside the main body 110. As shown in FIG. 7, the opening 113 of the injection tube 111 is formed into a circular shape do.

본체(110)의 일측에 형성된 투입관(111)의 개구부(113)를 통하여 투입관(111) 내로 폭약이 삽입되어 장전된다.The explosive is inserted into the charging pipe 111 through the opening 113 of the charging pipe 111 formed at one side of the main body 110 and is loaded.

투입관(111)은 터널 등의 굴착 예정선을 따라서 위치하게 되어 폭약(130)이 투입관(111) 방향으로 집중되어 원활한 굴착면을 형성할 수가 있다.The injection pipe 111 is positioned along a line to be excavated such as a tunnel or the like so that the explosive 130 can be concentrated in the direction of the injection pipe 111 to form a smooth excavation surface.

투입관(111)의 외벽과 본체(110)의 내벽 사이에 폴리머 겔(112)이 충전된다. 따라서, 투입관(111)에 폭약(130)이 장전되면, 폴리머 겔(112)은 폭약의 둘레를 감싸는 구조가 된다.The polymer gel 112 is filled between the outer wall of the inlet tube 111 and the inner wall of the main body 110. Therefore, when the explosive 130 is loaded in the injection pipe 111, the polymer gel 112 is wrapped around the explosive.

전색물(112)은 점도를 가지는 폴리머 겔(Polymer gel)이 사용된다. 폴리머 겔은 발파 시점에 외부로 유입되는 형태가 아닌 본체(110) 내에 이미 충진되어 있는 패키지 형태로 구현된다. 즉, 폴리머 겔 패키지는 발파 전 본체(110)에 유체를 투입하여 겔화를 시키는 형태가 아닌, 이미 전색물이 겔화된 형태의 패키지이다.A polymer gel having a viscosity is used as the transfer material 112. The polymer gel is formed in the form of a package already filled in the main body 110, rather than being introduced into the outside at the time of blasting. That is, the polymer gel package is not a type in which a fluid is injected into the pre-blasting main body 110 to cause gelation, but is a package in which a green body is already gelled.

일반적으로, 전색은 발파공에 폭약을 장전한 후 그 상부에 모래 및 점토 등을 충전하여 폭발 에너지가 외부로 소실되지 않고 암반 파쇄에 집중될 수 있도록 밀폐하는 것을 말한다. 폴리머겔을 전색물로 사용하게 되면, 더욱 좁아진 발파공 내 체적 때문에 더 높은 압력이 발생하고 이 압력이 주변 암반으로 잘 전파될 수 있어서 파쇄도를 더 좋아지게 하는 역할을 한다.Generally, a full color refers to filling explosives on a blasting hole and then filling sand or clay on the top thereof to seal the blast energy so that the explosive energy can be concentrated on the rock breaking without being lost to the outside. When polymer gel is used as a green color, a higher pressure is generated due to the volume in the narrower blast hole, and this pressure can propagate well to the surrounding rock mass, thereby improving the fracture degree.

본 발명의 실시예에서, 폴리머 겔(112)은 폭약 외주면과 공벽과의 빈 공간을 메꾸는 면에서는 전색의 범위로 포함 될 수 있으나, 통상의 전색은 단순 밀폐에 의한 폭발력 발휘로 제한되는 반면, 본 발명의 폴리머 겔은 공경 효과(decoupling effect) 및 겔의 충격압 전파성을 활용하여 폭발 에너지를 조절함으로써, 과다 에너지 발생에 의한 진동 및 소음을 방지한다. In the embodiment of the present invention, the polymer gel 112 may be included in the range of full color on the surface covering the empty space between the explosive outer surface and the air wall, but the normal color is limited to the explosive force by simple sealing, The polymer gel of the present invention utilizes the decoupling effect and the impulse pressure propagation of the gel to control the explosion energy, thereby preventing vibration and noise due to excessive energy generation.

폴리머 겔(112)은 발파 시점에 외부로 유입되는 형태가 아닌 본체(110) 내에 이미 충진되어 있는 패키지 형태로 구현된다. 즉, 폴리머 겔 패키지는 발파 전 본체(110)에 유체를 투입하여 겔화를 시키는 형태가 아닌, 이미 전색물이 겔화된 형태의 패키지이다. 이처럼 폴리머 겔(112)이 본체(110)에 패키지 형태로 충전되어 있으므로, 발파시 폭약(130)을 본체(110)에 장전만 하면 되므로, 체결 방법이 용이하다. The polymer gel 112 is implemented in a package form that is already filled in the body 110, not in a form that is externally introduced at the time of blasting. That is, the polymer gel package is not a type in which a fluid is injected into the pre-blasting main body 110 to cause gelation, but is a package in which a green body is already gelled. Since the polymer gel 112 is packed in the body 110 in the form of a package, the explosive 130 can be easily loaded into the main body 110 during the blasting operation.

도 3, 5, 6을 참조하면, 투입관(111)의 외벽과 본체(110)의 내벽 사이로 물을 주입하기 위한 소정 크기의 홈으로 형성된 주입구(114)가 본체의 일측부에 형성된다. 예를들면, 개구부(113)의 상측에는 주입구(114)가 형성되어 있다. 주입구(114)는 물을 주입하기 위한 용도로서, 도 5 및 도 6에서와 같이, 외부로 돌출된 후 다시 내부로 인입되는 서랍식 구조로 이루어진다.Referring to FIGS. 3, 5 and 6, an inlet 114 formed at one side of the main body 110 is formed with grooves having a predetermined size for injecting water between the outer wall of the inlet tube 111 and the inner wall of the main body 110. For example, an injection port 114 is formed on the upper side of the opening 113. As shown in FIGS. 5 and 6, the injection port 114 is used for injecting water, and has a drawer structure in which it protrudes outward and then returns to the inside.

주입구(114)는 서랍식으로 형성되어, 서랍을 내측으로 밀어넣으면 내부에 충진된 물이 외부로 흐르지 않고, 서랍을 외측으로 돌출시키면 내부에 물을 충진할 수 있는 구조로 이루어진다. The inlet 114 is formed as a drawer so that when the drawer is pushed inward, the filled water does not flow to the outside, and when the drawer is protruded outward, the inside can be filled with water.

한 실시예에 따르며, 본체(110)의 길이(p1)는 320mm~440mm로 제작될 수 있다. 이때, 폭약(130)이 삽입되는 입구(113)의 직경(p2)은 32mm로 제작될 수 있고 본체(110)의 측면 직경은 50mm로 제작될 수 있다. 본체(110)의 후면부 직경(p3)은 10mm로 제작될 수 있다.According to one embodiment, the length p1 of the main body 110 may be 320 mm to 440 mm. At this time, the diameter p2 of the inlet 113 into which the explosive 130 is inserted may be 32 mm and the side diameter of the body 110 may be 50 mm. The rear portion diameter p3 of the main body 110 can be made 10 mm.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브(100)를 이용한 발파 공법을 순차적으로 나타낸다.Referring to FIG. 8, a blasting method using a polymer gel tube 100 according to an embodiment of the present invention is sequentially shown.

먼저, 굴착 대상 지반에 발파공을 천공(S101)하고, 천공된 발파공에 발파공의 길이 방향을 따라 폴리머 겔 튜브(100)를 삽입한다(S103). 폴리머 겔 튜브(100)의 내측에 형성된 투입관(111)에 폭약(도 1의 130)을 장전한다(S105). 장전된 폭약(130)의 뇌관을 결선하여 폭약(130)을 발파함으로써, 지반을 파쇄한다(S107).First, a blast hole is drilled in the ground to be excavated (S101), and the polymer gel tube 100 is inserted into the perforated blast hole along the longitudinal direction of the blast hole (S103). (130 in FIG. 1) is loaded into the injection tube 111 formed inside the polymer gel tube 100 (S105). The primer of the loaded explosive 130 is connected and the explosive 130 is broken to ground the ground (S107).

파쇄시 발생된 진동은 암반(매질)을 따라서 전파되고, 거리감쇠에 의해 점차 소멸되게 된다. 진동의 전달경로상에 이종매질이 있으면 진동속도를 보다 감소시킬 수 있다. 발파에 의한 발파공의 파쇄에 의해 발생된 진동이 전달과정에서 외기(공기, 물, 흙)와 접하면 진동은 급격히 감쇠한다.The vibration generated at the crushing propagates along the rock (medium), and is gradually extinguished by the distance attenuation. If there is a heterogeneous medium on the transmission path of vibration, the vibration velocity can be further reduced. When the vibration generated by the blasting of the blasting hole comes into contact with the outside air (air, water, soil) during the transmission process, the vibration rapidly damps.

앞서 설명하였듯이, 본체(110)의 내부에는 폴리머 겔(112)이 충진된다. 폴리머 겔(112)은 유체 내부 발파 압력의 맥동 운동과 버블 펄스를 극대화 할 수 있는 물성을 유지하고 있는 형태이다. As described above, the interior of the body 110 is filled with the polymer gel 112. The polymer gel 112 maintains physical properties capable of maximizing the pulsation motion and the bubble pulse of the fluid blasting pressure.

폴리머 겔(112)은 자상구조를 가진 수팽윤 고분자(Polymer Hydrogel)를 의미한다. 하이드로겔 중 전체 중량의 20% 이상 수분을 흡수 할 수 있고 95% 이상의 물을 흡수하는 것을 고 흡수성 하이드로겔이라 한다. 하이드로겔이 뛰어난 흡수성을 나타내는 것은 고분자 사슬 안에 친수성 그룹들이 있기 때문이고 이들의 가교결합을 통해서 흡수된 물들이 사슬 사이에 존재할 수 있게 되는 것으로 이와 같은 흡수체계는 화학적인 작용과 물리적인 작용의 동반 작용에 의해 이루어지게 된다.The polymer gel 112 refers to a polymer swellable polymer having a spiral structure. The high absorbency hydrogel is capable of absorbing at least 20% of the total weight of the hydrogel and at least 95% of the water. Hydrogels exhibit excellent absorbency because of the presence of hydrophilic groups in the polymer chain, and through their cross-linking, the absorbed water can be present between the chains. This absorption system is a combination of chemical action and physical action As shown in FIG.

폴리머 겔의 예로 공유결합, 수소결합, 반 데르 발스 결합 또는 물리적 응집 등을 들 수 있으며, 하이드로겔은 수용 액상에서 팽윤되어 열역학적으로 안정한 상태가 되어 액체와 고체의 중간 형태에 해당하는 물리화학적 특성을 지닌다.Examples of the polymer gel include a covalent bond, a hydrogen bond, a van der Waals bond, or physical aggregation. The hydrogel swells in an aqueous solution to become a thermodynamically stable state, and the physicochemical properties corresponding to the intermediate form of the liquid and the solid I have.

하이드로겔의 물의 함유량을 나타내는 팽윤도는 고분자의 화학구조와 친수성, 고분자사슬간의 가교도에 따라 조절 가능하므로 제조방법에 따라 다양한 형태와 성질을 가진 하이드로겔의 제조가 가능하다.The swelling degree of water content of the hydrogel can be controlled according to the chemical structure of the polymer, hydrophilicity, and cross-linking degree between the polymer chains, so that hydrogels having various shapes and properties can be manufactured according to the manufacturing method.

본 발명의 실시예에서, 폴리머 겔(112)은 물에 10%의 젤라틴(gellatin)이 혼합된다. 따라서, 투입관(111)의 외벽과 본체(110)의 내벽 사이에 젤라틴이 충진된 상태에서 주입구(114)를 통해 물이 유입되어 폴리머 겔 화시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the polymer gel 112 is mixed with 10% gelatin in water. Therefore, water can be introduced into the gap between the outer wall of the inlet tube 111 and the inner wall of the main body 110 through the inlet 114 in the state where the gelatin is filled, thereby polymerizing the gel.

이어서 물에 10%의 젤라틴(gellatin)이 혼합된 폴리머 겔(112)을 이용한 폴리머 겔 튜브(100)의 구성을 갖기 위해 실시한 실험예를 설명한다.Next, an experiment conducted to obtain the structure of the polymer gel tube 100 using the polymer gel 112 mixed with 10% of gelatin in water will be described.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연주확대시험의 연주블록형태를 도시하고, 도 10a 및 10b는 도 9의 연주확대시험에서 측정된 동적 변형률의 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 9 shows a performance block form of a performance expansion test according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 10A and 10B are graphs showing the results of dynamic strain measured in the performance expansion test of FIG.

도 9를 참조하면, 연주블록(200)은 원통 형상의 케이싱(201) 내에 형성된 발파공에 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브(100)가 삽입된다. 이때, 폴리머 겔 튜브(100)는 직경 12mm, 길이 150mm의 원통 형상이다.Referring to FIG. 9, the performance block 200 includes a polymer gel tube 100 according to an embodiment of the present invention inserted into a blast hole formed in a cylindrical casing 201. At this time, the polymer gel tube 100 has a cylindrical shape with a diameter of 12 mm and a length of 150 mm.

연주블록(200)의 기둥 높이 및 직경은 200mm이고, 중앙의 발파공 직경은 25mm, 발파공 길이는 125mm를 적용하였다. 사용폭약 시료는 에멀젼 폭약을 폴리머 겔 튜브(100)에 삽입하여 전기뇌관(203)으로 기폭하였다. The column height and diameter of the performance block 200 are 200 mm, the diameter of the blast hole in the center is 25 mm, and the length of the blast hole is 125 mm. The spent explosive sample was fired into the electrical primer 203 by inserting the emulsion explosive into the polymer gel tube 100.

연주블록 발파공과 폭약 시료 간의 공간에 충전한 전색물의 경우, 충전되지 않은 경우 공기를 전색물로 간주하고, 모래, 물, 젤라틴을 각각 전색물로 하여 실험하였다. Experiments were carried out with sand, water, and gelatin as the impregnated water, respectively, in the case of the filling material in the space between the blasting hole and the explosive specimen.

연주블록 중앙 표면에 수평, 수직 방향으로 변형률 게이지(205, 207)를 부착하여 폭발과정에서의 동적 변형률을 측정하였으며, 샘플링 간격은 3㎲로 설정하였다.The strain gages (205, 207) were attached horizontally and vertically to the center surface of the performance block to measure the dynamic strain in the explosion process, and the sampling interval was set to 3 μs.

연주 블록 발파공 내부 폭약 주변의 전색물에 따른 폭발영향을 비교·분석하기 위한 연주확대시험의 결과는 다음 표 1과 같다. Table 1 shows the results of the performance expansion test for comparing and analyzing the explosion effects of explosive materials around the blasting hole of the blasting block in the performance block.

AirAir SandSand WaterWater GelatineGelatine Before blastingBefore blasting 65.5cc65.5cc 65.5cc65.5cc 65cc65cc 65cc65cc After blastingAfter blasting 315cc315cc 335cc335cc 380cc380cc 380cc380cc Expansion rateExpansion rate 481%481% 511%511% 585%585% 585%585%

폭약 시료 기폭전 발파공의 초기용적은 공기, 모래, 물, 젤라틴 각각 5.5cc, 65.5cc, 65cc, 65cc로 측정되었고, 기폭 후 연주 블록 확대치는 물과 젤라틴의 경우가 380cc로 같이 높았다. 모래의 연주확대 경우를 기준으로 하여 전색물 별로 위력을 산정하였을 때 공기의 경우는 0.94, 물과 젤라틴은 같이 1.14로 평가되어 발파공 내부 전색물로 물과 젤라틴이 우수한 것으로 판단되었다.The initial volume of explosive samples was measured as 5.5 cc, 65.5 cc, 65 cc and 65 cc for air, sand, water and gelatin, respectively. The water and gelatin were evaluated to be 1.14 and 0.94, respectively, and the water and gelatin were superior to the blend of inner blend of water and gelatin.

측정된 동적 변형률의 결과는 도 10a 및 도 10b와 같다. 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 최대변형구간은 축(axial), 횡(lateral) 방향 모두 약 200ms의 시간 동안 지속하였다. 이때, 물과 젤라틴의 경우는 대동소이하고, 공기 및 모래보다 높은 동적변형률을 나타낸다. 특히, 축 변형률보다 횡 변형률의 경우가 두 배 가량 높게 나타났다.The results of the measured dynamic strain are shown in Figs. 10A and 10B. Referring to FIGS. 10A and 10B, the maximum deformation section continued for about 200 ms in both the axial and lateral directions. At this time, water and gelatin show great dynamic strain higher than air and sand. Especially, the transverse strain rate was twice higher than the axial strain rate.

다음, 도 11a는 연주확대시험에서 전색물이 없는 경우, 연주확대시험을 위한 연주블록모델의 형상을 나타내고, 도 11b는 도 11a의 연주확대시험 수치 모델의 발파공 확장 결과를 나타내고, 도 12a는 연주확대시험에서 전색물이 모래인 경우, 연주확대시험을 위한 연주블록모델의 형상을 나타내고, 도 12b는 도 12a의 연주확대시험 수치 모델의 발파공 확장 결과를 나타내고, 도 13a는 연주확대시험에서 전색물이 물인 경우, 연주확대시험을 위한 연주블록모델의 형상을 나타내고, 도 13b는 도 13a의 연주확대시험 수치 모델의 발파공 확장 결과를 나타내고, 도 14a는 연주확대시험에서 전색물이 젤라틴인 경우, 연주확대시험을 위한 연주블록모델의 형상을 나타내고, 도 14b는 도 14a의 연주확대시험 수치 모델의 발파공 확장 결과를 나타낸다.11A shows a shape of a performance block model for a performance expansion test when there is no full color in the performance expansion test, FIG. 11B shows a blaster expansion result of the performance expansion test numerical model of FIG. 11A, Fig. 12B shows the result of the expansion of the blast hole of the numerical model of the performance expansion test in Fig. 12A. Fig. 13A shows the result of expansion of the blast hole in the performance enlargement test. Fig. 13A shows a blasting hole expansion result of the numerical model of the performance expansion test shown in FIG. 13A. FIG. 14A is a graph showing the results of the performance expansion experiment when the full color water is gelatin, FIG. 14B shows the shape of the performance block model for the enlargement test, and FIG. 14B shows the result of expansion of the blast hole of the numerical model of the performance expansion test of FIG. 14A.

여기서, 도 11a, 도 12a, 도 13a, 도 14a는 전색물에 따른 연주확대시험을 위한 연주블록 모델의 형상을 각 전색물 별로 나타낸다. 도 11a는 전색물이 없는 경우, 도 12a는 전색물이 모래인 경우, 도 13a는 전색물이 물인 경우, 도 14a는 전색물이 젤라틴인 경우에 해당한다. Here, Figs. 11A, 12A, 13A, and 14A show the shape of a performance block model for a performance enlargement test according to a coloring material by each coloring material. Fig. 11A shows the case where the coloring material is absent. Fig. 12A shows the case where the coloring material is sand, Fig. 13A shows the case where the coloring material is water, and Fig. 14A corresponds to the case where the coloring material is gelatin.

해석시간 단축을 위해 실제 연주확대시험 연주블럭의 Axial symmetry 대칭모델을 구성하였다. 연주블록은 Lagrange part로 물성은 표 2를 적용하였다. 표 2는 연주블록의 물성값(Material properties of lead block)을 나타낸다.In order to shorten the analysis time, the axial symmetry symmetry model of the actual performance expansion test performance block was constructed. The performance block is a Lagrange part. Table 2 shows the material properties of the lead block.

MaterialsMaterials Density D(cm3)Density D (cm 3 ) Sound velocity c (m/s)Sound velocity c (m / s) Coefficient sCoefficient s Guneisin parameter Г0 Guneisin parameter Г 0 EoSEoS Shear modulus(kPa)Shear modulus (kPa) LeadLead 11.3411.34 20062006 1.4291.429 2.742.74 shockshock 6.0e+066.0e + 06

발파공 내부 전색물과 폭약의 경우 Euler part로 구성하여 Euler/Lagrange Coupling 해석을 하였다. 폭약은 에멀젼 폭약으로 하였으며 표 3과 같이 JWL모델을 적용하였다.Euler / Lagrange Coupling analysis was carried out with Euler part in the case of blast furnace internal explosive materials and explosives. The explosives were emulsion explosives and the JWL model was applied as shown in Table 3.

А(Gpa) А (Gpa) B (Gpa) B (Gpa) R1 R 1 R2 R 2 ωω 243243 7.6747.674 4.9914.991 1.9671.967 0.4990.499

공기의 대기조건 부여를 위해 내부 에너지를 표준대기조건인 2.068×105J/kg을 부여하였다. 연주블록모델 외곽은 free boundary 조건으로 적용하고, 오일러 영역 외부는 전달된 기체의 유동을 위해 flow out 조건을 적용하였다. Euler part의 요소 수는 32,481개, Lagrange part의 요소수는 80,601개였다. 압력 이력을 구하기 위하여 한 개의 게이지를 연주블록 외곽 중앙지점에 지정하였다.The internal energy was given to the standard atmospheric condition of 2.068 × 105 J / kg for the atmospheric condition of the air. The outer boundary of the performance block model is applied as a free boundary condition, and the flow out condition is applied to the flow of the delivered gas outside the Euler region. The number of elements of Euler part was 32,481 and the number of elements of Lagrange part was 80,601. To obtain the pressure history, one gauge was assigned to the center point of the outer periphery of the performance block.

각각의 전색물에 대한 연주확대시험 수치 모델의 발파공 확장 결과는 도 11b, 도 12b, 도 13b, 도 14b와 같다. The results of the expansion of the blast hole of the numerical model of the performance enlargement test for each of the full color materials are shown in Figs. 11B, 12B, 13B and 14B.

연주발파공 초기 용적은 61cc이었으며, 해석종료 후 전색물이 없음, 모래, 물, 젤라틴 각각에 대하여 305, 359, 399, 420cc로 나타났다. 즉, 젤라틴 충전의 경우가, 초기 용적에서 확장률 688%로 가장 높은 용적 확대를 보였다.The initial volume of the blast furnace was 61 cc, and 305, 359, 399 and 420 cc for sand, water and gelatin, respectively. That is, gelatin filling showed the highest volume expansion at an initial expansion of 688%.

도 15는 연주 블록 발파공 내부 폭약 주변의 충진재에 따른 폭발영향을 비교분석하기 위한 수치해석 모델의 게이지 설정 지점에서 측정된 각각의 최대 압력을 나타낸다. 15 shows the respective maximum pressures measured at the gauge setting point of the numerical analysis model for comparative analysis of the explosion effect according to the filler material around the explosive inside the blasting block of the performance block.

도 15를 참조하면, 전색물이 없는 경우 해석모델의 측정점에서의 최대압력은 113MPa로 나타났고, 전색물이 각각 모래인 경우 306MPa, 물인 경우 356MPa, 젤라틴인 경우 358MPa로, 물과 젤라틴의 경우가 거의 같은 결과를 보였다. 15, the maximum pressure at the measurement point of the analytical model was 113 MPa. In the case of the sand, the water, and the gelatin, respectively, were 306 MPa, 356 MPa and 358 MPa, respectively. The results were almost the same.

폭발성 물질의 폭발에 따른 물과 같은 유체가 가지는 압력 영향은 대표적으로 최대 압력 이후 수차례의 맥동 운동과 일반 전색물과는 상대적으로 긴 압력 지속 시간을 가진다고 할 수 있다. The effect of pressure on the fluid such as water due to the detonation of the explosive material is considered to have a relatively long pressure duration relative to the pulsating motion and the general imprinting several times after the maximum pressure.

최대압력 이후 폭발 반응 때문에 가스로 변환된 압력은 충격파 발생 이후 고압의 가스 구체(gas bubble)를 형성하고, 이러한 고압 버블은 주기적인 팽창과 수축의 맥동 운동(pulsating motion)을 나타낸다고 할 수 있다.The pressure converted to gas due to the explosion reaction after the maximum pressure forms a gas bubble of high pressure after the generation of the shock wave, and this high pressure bubble represents pulsating motion of periodic expansion and contraction.

도 16은 연주 블록에서 젤라틴 전색물 모델의 압력 이력 및 맥동을 나타낸다. Figure 16 shows the pressure history and pulsation of the gelatinous water model in the performance block.

도 16을 참조하면, 젤라틴이 전색물로 사용된 경우, 전색물 없음(Air) 및 모래의 압력 이력과 달리 수차례의 맥동 운동을 보였으며, 첫번째 맥동에서 65MPa, 이어서 46MPa, 28MPa 정도로 나타났다. 물 및 젤라틴의 경우가 높은 연주 확대치를 나타낸 결과는 이러한 맥동 운동이 기인하였음을 알 수 있다.Referring to FIG. 16, when gelatin was used as a coloring material, several pulsating movements were observed in comparison with air and sand pressure history, and the first pulsation showed 65 MPa, followed by 46 MPa and 28 MPa. It can be seen that the result of high magnification value of water and gelatin is due to the pulsating motion.

이와 같이, 전색물로 물과 젤라틴의 발파 결과가 좋음을 확인하였다. 그러나, 물은 형태유지 측면 및 수밀 등의 문제로 다양한 발파환경에 적용하기 어려운 단점이 있다. 본 발명의 실시예에 따른 젤라틴은 형태 유지 및 수밀 용이성의 측면에서 물보다 적용이 좋음을 확인하였다.Thus, it was confirmed that the blotting results of water and gelatin were good. However, water has a disadvantage that it is difficult to apply it to various blasting environments due to problems such as shape retention side and water tightness. Gelatin according to an embodiment of the present invention was confirmed to be better than water in terms of shape retention and watertightness.

도 17 ~ 도 20은 AUTODYN 수치해석 결과를 나타내는데, 도 17은 AUTODYN 시뮬레이션 결과, 전색물이 사용되지 않은 경우, 압력 분포를 나타낸 그래프이고, 도 18은 AUTODYN 시뮬레이션 결과, 전색물이 모래인 경우, 압력 분포를 나타낸 그래프이고, 도 19는 AUTODYN 시뮬레이션 결과, 전색물이 물인 경우, 압력 분포를 나타낸 그래프이고, 도 20은 AUTODYN 시뮬레이션 결과, 전색물이 젤라틴이 10%인 경우의 압력 분포를 나타낸 그래프이다.17 to 20 show the result of AUTODYN numerical analysis. FIG. 17 is a graph showing the pressure distribution when the coloring material is not used as a result of AUTODYN simulation. FIG. 18 shows the result of AUTODYN simulation, FIG. 19 is a graph showing the pressure distribution when the green color is water, and FIG. 20 is a graph showing the pressure distribution when the green color is 10% of the gelatin as a result of the AUTODYN simulation.

이때, 수치해석 모델은 5개의 게이지를 가진 발파공 모델(Blasthole model with 5 gauges)을 사용하였다.At this time, the numerical analysis model was a blasthole model with 5 gauge (Blasthole model with 5 gauge).

수치해석 대상인 전색물은 공기(사용되지 않은 경우), 모래, 물, 젤라틴 10% 를 사용하였다. 여기서, %는 물에 혼합한 젤라틴 파우더(청천화학)의 함량을 의미한다. The green color of the target of numerical analysis was air (if not used), sand, water and gelatin 10%. Here,% means the content of gelatin powder (Cheongcheon Chemical) mixed with water.

AUTODYN 수치해석 모델은 단일발파공에 대하여 평면변형률 조건으로 해석하였다. 모델의 크기는 가로 및 세로 각각 600mm로 하였고, 암반 부분은 Lagrange part로 처리하였다. 발파공은 직경 50mm로 모델링하였으며 약경은 25mm로 하였다. 따라서, 공기 전색의 경우, decoupling 지수는 2이다. 공기, 전색물 그리고 폭약은 Euler part로 처리하였다. 폭약은 에멀젼 폭약으로 하였으며 충격 EoS를 적용하였다. 블록모델 외곽은 압력파가 투과하는 조건(transmit boundary) 연속체 조건으로 적용하고, 오일러 영역 외부는 전달된 기체의 유동을 위해 flow out 조건을 적용하였다. Euler part의 절점수는 10,201개, 요소 수는 10,000개였으며 Lagrange part의 절점 수는 40,401개, 요소 수는 40,000개였다. 최고 압력을 구하기 위하여 5개의 게이지를 지정하였다.The AUTODYN numerical analysis model is interpreted as a plane strain condition for a single blast hole. The size of the model was 600 mm width and length, respectively, and the rock part was treated with a Lagrange part. Blasters were modeled as 50 mm in diameter and 25 mm in diameter. Therefore, in the case of air color, the decoupling index is 2. The air, flushing water and explosives were treated with an Euler part. The explosive was made into an emulsion explosive and impact EoS was applied. The outer boundary of the block model is applied as a condition of transmit boundary continuity, and the flow out condition is applied for the flow of the delivered gas outside the Euler region. The Euler part score was 10,201, the number of elements was 10,000, the number of nodes of the Lagrange part was 40,401, and the number of elements was 40,000. Five gauges were specified to obtain the maximum pressure.

도 17 ~ 도 20의 결과를 기초로 하면, 10% 젤라틴은 최대 압력이 대략 1.8×106kPa이다. 공기의 경우, 즉, 충전하지 않은 경우에는 압력이 가장 낮아서 5×105kPa이다. Based on the results of Figs. 17 to 20, the maximum pressure of 10% gelatin is approximately 1.8 x 10 6 kPa. In the case of air, ie not charged, the pressure is the lowest, 5 × 10 5 kPa.

이처럼, 물이나 젤라틴으로 충전할 경우에는 충전하지 않는 경우에 비하여 3.5배 이상 더 높은 압력이 형성됨을 알 수 있다.Thus, it can be seen that when water or gelatin is filled, a pressure higher than 3.5 times higher than when not filled is formed.

도 21a는 본 발명의 한 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 실물 사시도이고, 도 21b는 본 발명의 한 실시예에 따른 폴리머 겔 튜브의 실물 측면도이다.FIG. 21A is a perspective view of a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention, and FIG. 21B is a physical side view of a polymer gel tube according to an embodiment of the present invention.

도 21a를 참조하면, 본체(110)의 길이(p1)는 440mm로 제작될 수 있다. 도 21b를 참조하면, 폭약(130)이 삽입되는 입구(113)의 직경(p2)은 32mm로 제작되고 본체(110)의 측면 직경은 50mm로 제작될 수 있다.Referring to FIG. 21A, the length p1 of the main body 110 may be 440 mm. Referring to FIG. 21B, the diameter p2 of the inlet 113 into which the explosive 130 is inserted may be 32 mm and the side diameter of the body 110 may be 50 mm.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 삭제delete (a) 굴착 대상 지반에 발파공을 천공하는 단계,
(b) 상기 발파공에 발파공의 길이방향을 따라 폴리머 겔(Polymer Gel) 튜브를 삽입하는 단계,
(c) 상기 폴리머 겔 튜브의 본체 중심부에 형성된 원통 형상의 투입관에 폭약을 장전하는 단계, 그리고
(d) 상기 폭약을 발파하여 지반을 파쇄시키는 단계를 포함하고,
상기 폴리머 겔 튜브는,
굴착 대상 지반에 천공된 발파공에 삽입되는 원통 형상의 본체를 포함하고,
상기 본체의 일측에 형성된 상기 투입관의 개구부를 통하여 상기 투입관 내로 폭약이 삽입되어 장전되며,
상기 투입관의 외벽과 상기 본체의 내벽 사이에 폴리머 겔이 상기 폭약을 둘러싸며 충진되고,
상기 투입관의 외벽과 상기 본체의 내벽 사이로 물을 주입하기 위한 소정 크기의 홈으로 형성된 주입구가 상기 본체의 일측부에 형성되며,
상기 폴리머 겔은,
물에 10%의 젤라틴(Zelatin)이 혼합되며,
상기 투입관의 외벽과 상기 본체의 내벽 사이에 젤라틴이 충진된 상태에서 상기 주입구를 통해 물이 유입되어 폴리머 겔 화되는, 발파 방법.(a) drilling a blast hole in the ground to be excavated,
(b) inserting a polymer gel tube into the blast hole along the longitudinal direction of the blast hole,
(c) loading a bolt into a cylindrical injection tube formed at the center of the body of the polymer gel tube, and
(d) blasting the explosive to crush the ground,
The polymer gel tube comprises:
And a cylindrical body inserted into the blast hole drilled in the ground to be excavated,
The explosive is inserted into the charging pipe through the opening of the charging pipe formed at one side of the main body,
A polymer gel is filled between the outer wall of the injection pipe and the inner wall of the main body so as to surround the explosive,
An inlet formed at one side of the main body is formed with a groove having a predetermined size for injecting water between an outer wall of the inlet tube and an inner wall of the main body,
The above-
10% of gelatin (Zelatin) is mixed with water,
Wherein water is introduced into the gap between the outer wall of the inlet tube and the inner wall of the body through the injection port while the gelatin is filled, thereby forming a polymer gel. 제4항에서,
상기 천공하는 단계는,
상기 지반의 수직 방향으로 상기 발파공을 천공하고,
상기 삽입하는 단계는,
수직 방향으로 상기 폴리머 겔 튜브를 삽입하는, 발파 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the boring comprises:
The blast holes are drilled in the vertical direction of the ground,
Wherein the inserting step comprises:
And inserting the polymer gel tube in a vertical direction. 제4항에서,
상기 천공하는 단계는,
상기 지반의 수평 방향으로 상기 발파공을 천공하고,
상기 삽입하는 단계는,
수평 방향으로 상기 폴리머 겔 튜브를 삽입하는, 발파 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the boring comprises:
The blasting hole is punctured in the horizontal direction of the ground,
Wherein the inserting step comprises:
And inserting the polymer gel tube in a horizontal direction.
KR1020180078370A 2018-07-05 2018-07-05 Blasting method using explosive tube assembly filled with polymer gel KR101931620B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180078370A KR101931620B1 (en) 2018-07-05 2018-07-05 Blasting method using explosive tube assembly filled with polymer gel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180078370A KR101931620B1 (en) 2018-07-05 2018-07-05 Blasting method using explosive tube assembly filled with polymer gel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101931620B1 true KR101931620B1 (en) 2018-12-21

Family

ID=64959908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180078370A KR101931620B1 (en) 2018-07-05 2018-07-05 Blasting method using explosive tube assembly filled with polymer gel

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101931620B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109520384A (en) * 2018-12-28 2019-03-26 钦州学院 Based on the axial underwater Cutting Seam Cartridge Blasting device not coupled and its construction method
CN110701969A (en) * 2019-11-08 2020-01-17 中国矿业大学(北京) Rock crushing device and crushing method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004044520A1 (en) * 2002-11-12 2004-05-27 Cintec International Limited A blast-absorbing device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004044520A1 (en) * 2002-11-12 2004-05-27 Cintec International Limited A blast-absorbing device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109520384A (en) * 2018-12-28 2019-03-26 钦州学院 Based on the axial underwater Cutting Seam Cartridge Blasting device not coupled and its construction method
CN109520384B (en) * 2018-12-28 2024-02-06 北部湾大学 Underwater lancing explosive package blasting device based on axial uncoupling and construction method thereof
CN110701969A (en) * 2019-11-08 2020-01-17 中国矿业大学(北京) Rock crushing device and crushing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6634375B2 (en) Explosive tube tube having air gap and rock blasting method using the same
KR100358780B1 (en) Tunnel Blasting Method for using Air Tube
KR101931620B1 (en) Blasting method using explosive tube assembly filled with polymer gel
KR20160116810A (en) Blasting method for preventing transmission of vibration and noise using grouting in boring hole
CN111664761A (en) Cut blasting method based on pre-blasting
KR20150056706A (en) Rock Blasting Method using pipes embeded in Explosive Layers of Blast waterhole
CN103148748A (en) Bearing pressure adjustable plastic expansion pipe deep hole blasting control method
KR20140022193A (en) Blast pressure effusion inhibition device and method for blasting the vast hole using the same
CN108662958A (en) A kind of presplit blasting system for excavation of foundation pit
JP3451299B2 (en) Rock blasting method using airbag buried inside the charge layer
KR102252307B1 (en) Shear thickening fluid stem method for blasting using shear thickening fluid stem
CN111721173A (en) Bridge group pile foundation shallow hole blasting air bag vibration reduction structure and construction method
CN111043923A (en) Blasting method suitable for adjacent important buildings
CN111707153A (en) Bridge group pile foundation shallow hole blasting vibration reduction structure and method based on vibration reduction holes
CN113432500B (en) Blasting method for fracture-containing dangerous rock mass
CN215810502U (en) Blast hole charging structure for energy-gathered water pressure blasting
KR100534148B1 (en) a Fracture controlled blasting method using split tube and air decking
KR910006768B1 (en) The method of rock blast
CN111307002B (en) Closed free surface cut blasting method for improving blasting efficiency
CN108426494A (en) A kind of presplit blasting blast hole projectile filling device for excavation of foundation pit
KR100317825B1 (en) Method for Crushing a Rock Resulting in a Slight Shock
CN208313149U (en) A kind of presplit blasting blast hole projectile filling device for excavation of foundation pit
KR970002246A (en) Underground rock blasting method
KR102350514B1 (en) Method for Blasting Rock Utilizing Air Deck and Decoupling
KR20020061952A (en) Smooth Blasting Tunnels

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant