KR101933537B1 - 파암제 및 이를 이용한 파암방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산화촉진제 38~40 중량%; 금속산화물 38~40 중량%; 분말환원제 19~20 중량%; 황 0.1~1 중량%; 접착제 0.1~1 중량%;를 포함하고, 점화 시 상기 금속산화물 및 분말환원제은 테르밋 반응을 일으키며, 상기 테르밋 반응 시 상기 산화촉진제에 포함된 다수의 물분자의 증기압에 의해 폭발하는 것을 특징으로 하는 파암제를 제시함으로써, 소음, 진동에 취약한 지점의 주위에서도 적용이 가능하고, 시공상 법규의 제약을 해소하도록 한다.

Description

파암제 및 이를 이용한 파암방법{COMPOSITE FOR ROCK CRACKING AND ROCK CRACKING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 토목 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 파암제 및 이를 이용한 파암방법에 관한 것이다.

터널의 굴착과 같은 파암(破巖) 작업을 위하여, 종래에는 화약을 이용한 발파방법이 일반적으로 사용되어 왔다.

그런데, 이러한 종래의 방법은 다음과 같은 문제가 지적되어 왔다.

첫째, 화약발파는 소음, 진동이 대단히 크게 발생하므로, 축사, 문화재와 같이 소음, 진동에 취약한 지점의 주위에서는 적용이 어렵다.

둘째, 화약류를 취급하기 위해서는 관련법규를 따라야 하므로, 양도양수를 위한 허가가 필요한 점과 같이 시공상 제약이 많다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 소음, 진동에 취약한 지점의 주위에서도 적용이 가능하고, 시공상 법규의 제약을 해소하도록 하는 파암제 및 이를 이용한 파암방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 산화촉진제 38~40 중량%; 금속산화물 38~40 중량%; 분말환원제 19~20 중량%; 황 0.1~1 중량%; 접착제 0.1~1 중량%;를 포함하고, 점화 시 상기 금속산화물 및 분말환원제은 테르밋 반응을 일으키며, 상기 테르밋 반응 시 상기 산화촉진제에 포함된 다수의 물분자의 증기압에 의해 폭발하는 것을 특징으로 하는 파암제를 제시한다.

상기 산화촉진제는 MgSO₄7H₂O, NaSO₄7H₂O, FeSO₄7H₂O, NiSO₄7H₂O, CaSO₄7H₂O 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 구성된 것이 바람직하다.

상기 금속산화물은 CuO, MnO₂, Ni₂O₃, PbO 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 구성된 것이 바람직하다.

상기 분말환원제는 Al, LI, Mg, Ca, Mn, Br, Cr, Si 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 구성된 것이 바람직하다.

상기 접착제는 NC (Nitro cellulose), MC(Methyl cellulose), EC(Ethyl cellulose) 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 구성된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 파암제를 수용하는 케이스(100)로서, 내부에 상기 파암제의 수용공간이 형성된 통형 구조의 본체(110); 상기 본체(110)의 후단에 형성된 볼트 결합부(120); 타 케이스(100a)의 볼트 결합부(120a)와 결합하도록, 상기 본체(110)의 전단에 형성된 너트 결합부(130); 상기 너트 결합부(130)의 심부에 형성된 뇌관 삽입홈(131);을 포함하는 것을 특징으로 하는 파암제 케이스(100)를 제시한다.

상기 본체(110)의 전단에는 착탈가능하도록 마개(140)가 설치되고, 상기 너트 결합부(130)는 상기 마개(140)의 심부에 형성된 것이 바람직하다.

일단이 상기 뇌관 삽입홈(131)에 삽입된 뇌관각선(10)을 둘러 고정하도록, 상기 본체(110)의 전방 가장자리를 둘러 뇌관각선 체결홈(111)이 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 파암제를 이용한 파암방법으로서, 상기 파암제를 케이스(100)에 수납하고 뇌관을 연결하는 단계; 암반을 천공하여 발파공을 형성하는 단계; 상기 발파공에 상기 케이스(100)를 삽입하고 잔여공간을 전색하는 단계; 상기 뇌관을 통해 점화하는 단계; 것을 특징으로 하는 파암방법을 제시한다.

본 발명은 소음, 진동에 취약한 지점의 주위에서도 적용이 가능하고, 시공상 법규의 제약을 해소하도록 하는 파암제 및 이를 이용한 파암방법을 제시한다.

도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1,2는 본 발명에 의한 파암공법의 시험장소의 사진.
도 3은 본 발명에 의한 파암제 케이스의 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 파암제 케이스의 결합구조에 관한 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 파암제 케이스의 측면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 파암제는 기본적으로, 산화촉진제 38~40 중량%; 금속산화물 38~40 중량%; 분말환원제 19~20 중량%; 황(S) 0.1~1 중량%; 접착제 0.1~1 중량%;를 포함하여 구성된다.

여기서, 산화촉진제는 MgSO₄7H₂O, NaSO₄7H₂O, FeSO₄7H₂O, NiSO₄7H₂O, CaSO₄7H₂O와 같이 다수의 물분자를 포함하는 물질을 의미하고, 금속산화물은 CuO, MnO₂, Ni₂O₃, PbO 등의 물질을 의미하며, 분말환원제는 위 금속산화물과 테르밋 반응을 일으킬 수 있는 Al, LI, Mg, Ca, Mn, Br, Cr, Si 등의 물질을 의미한다.

접착제는 위 성분들의 접착 및 기폭 역할을 하는 NC(Nitro cellulose), MC(Methyl cellulose), EC(Ethyl cellulose) 등의 물질을 의미한다.

NC가 12 중량% 이상 포함되어 있으면, 현행법상 화약류 관련법규의 규제를 받지만, 본 발명에 의한 파암제는 1 중량% 이하가 포함되므로, 위 법규의 규제를 받지 않는다.

위 파암제는 일반화약발파방법의 경우와 마찬가지로, 뇌관(전기뇌관, 비전기뇌관, 전자뇌관 등 포함)에 의한 점화가 가능한데, 점화 시 금속산화물과 분말환원제은 테르밋 반응을 일으키며, 테르밋 반응 시 산화촉진제에 포함된 다수의 물분자가 수증기화하게 되고, 그 증기압에 의해 폭발을 일으키게 된다.

이는 종래의 화약발파방법에 비해 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 화약발파에 비해 소음, 진동이 작게 발생하므로, 축사, 문화재와 같이 소음, 진동에 취약한 지점의 주위에서도 적용이 가능하다.

둘째, 현행법상 화약류에 속하지 않으므로, 화약류 관련법규에 의한 시공상 제약이 없다.

셋째, 용수가 발생하는 상황에서도 안정적인 작업이 가능하다.

넷째, 일반화약발파방법의 경우와 마찬가지로, 뇌관(전기뇌관, 비전기뇌관, 전자뇌관 등 포함)에 의한 점화가 가능하므로, 종래의 화약발파방법에 익숙한 작업자에게 혼선을 주지 않는다.

본 발명에 의한 파암제를 이용한 파암방법은 다음과 같은 공정에 의해 구성된다.

파암제를 케이스에 수납하고 뇌관을 연결한다.

천공장치에 의해 암반을 천공하여 발파공을 형성하고, 발파공에 파암제가 수납된 케이스를 삽입한 후, 모래 등에 의해 잔여공간을 전색한다.

뇌관을 통해 점화하여 파암을 진행한다.

이하, 본 발명에 의한 파암제 및 이를 이용한 파암방법의 성능을 확인하기 위한 시험내용 및 그 결과에 대하여 설명한다.

시험장소는 경기도 안성 석산이고, 시험지점의 암질상태는 연암~보통암 수준이었다(도 1,2).

파암제는 MgSO₄7H₂O 39 중량%, CuO 39 중량%, Al 20 중량%, S 1 중량%, NC(Nitro cellulose) 1 중량%의 혼합에 의해 구성하였다.

천공패턴은 천공장, 공간격, 저항선을 각각 1.2m, 0.6~0.7m, 0.6~0.7m로 설정하고, 상술한 공정에 의해 파암작업을 진행하였다.

파암작업 후 회귀분석을 실시하였고, 그 결과로부터 수학식 1에 따라 K 값과 n 값을 구하였으며, 이를 국토해양부가 규정한 기준값과 비교하여 지발당 장약량을 산정하였다.

축사, 문화재 주변의 발파작업에서 허용기준치를 0.09cm/sec 이하로 설정할 경우, 일반화약은 0.65kg을 사용할 수 있음에 비해, 본 발명에 의한 파암제는 12.23kg을 사용해도 충분함을 확인할 수 있다.

다시 말해서, 동일한 양을 사용하여 발파(파암)한다는 전제 하에, 일반화약의 경우 발파지점으로부터 100m 떨어진 지점에서 발생하는 진동과, 본 발명에 의한 파암제의 경우 발파지점으로부터 22m 떨어진 지점에서 발생하는 진동이 동일하다는 의미가 된다.

표 2는 노천굴착시 본 발명에 의한 파암방법과, 종래의 발파굴착공법 및 비발파공법의 설계단가를 비교한 것이다.

위 표에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 파암방법의 단위체적당 소요비용은 종래의 발파굴착공법과 비발파공법의 중간적 위치에 존재함을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명에 의한 파암방법은 종래의 발파굴착공법에 비해 다소 높은 비용이 소요되지만, 비발파공법에 비해서는 저렴하므로, 소음, 진동의 제약이 높은 지역의 경우 효과적으로 적용될 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 파암제를 수용하는 케이스(100)에 관하여 설명한다.

본 발명에 의한 파암제 케이스(100)는 기본적으로, 내부에 파암제의 수용공간이 형성된 통형 구조의 본체(110); 본체(110)의 후단에 형성된 볼트 결합부(120); 타 케이스(100a)의 볼트 결합부(120a)와 결합하도록, 본체(110)의 전단에 형성된 너트 결합부(130); 너트 결합부(130)의 심부에 형성된 뇌관 삽입홈(131);을 포함하여 구성된다(도 3,4).

하나의 천공 홀에 많은 양의 파암제가 설치되어야 하는 경우, 복수의 파암제 케이스(100)를 상호 연결하여 사용하여야 하는데, 상술한 바와 같이 각 케이스(100)의 볼트 결합부(120)와 너트 결합부(130)를 상호 결합하여 연결하고, 최외곽에 설치되는 케이스(100)에 대하여만 뇌관 삽입홈(131)에 뇌관각선(10)을 연결한다.

이후, 뇌관각선(10)을 통해 점화하면, 최외곽의 케이스(100)의 파암제의 기폭에 의해 내부에 설치된 타 케이스의 파암제도 발파하게 되므로, 안정적인 파암작업이 가능하다.

본 발명에 의한 파암제는 기본적으로 종래의 발파공법에 사용되는 화약에 비해 폭발력이 작으므로, 위와 같이 안정적인 케이스의 결합구조를 취하는 것이 안정적인 폭발을 위해 바람직한 것이다.

본체(110)에 대한 파암제의 수납을 편리하게 하기 위해서는, 본체(110)의 전단에 착탈가능하도록 마개(140)가 설치되고, 너트 결합부(130)는 마개(140)의 심부에 형성된 구조를 취하는 것이 바람직하다.

뇌관각선(10)이 뇌관 삽입홈(131)으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해서는, 일단이 뇌관 삽입홈(131)에 삽입된 뇌관각선(10)을 둘러 고정하도록, 본체(110)의 전방 가장자리를 둘러 뇌관각선 체결홈(111)이 형성된 구조를 취하는 것이 바람직하다(도 5).

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

10 : 뇌관각선 100 : 파암제 케이스
110 :본체 111 : 뇌관각선 체결홈
120 : 볼트 결합부 130 : 너트 결합부
131 : 뇌관 삽입홈 140 : 마개

Claims (9)

1. 파암제를 이용한 파암방법으로서,
   상기 파암제는,
   산화촉진제 38~40 중량%;
   금속산화물 38~40 중량%;
   분말환원제 19~20 중량%;
   황 0.1~1 중량%;
   접착제 0.1~1 중량%;를 포함하고,
   점화 시 상기 금속산화물 및 분말환원제은 테르밋 반응을 일으키며, 상기 테르밋 반응 시 상기 산화촉진제에 포함된 다수의 물분자의 증기압에 의해 폭발하고,
   상기 산화촉진제는 MgSO₄7H₂O, NaSO₄7H₂O, NiSO₄7H₂O, CaSO₄7H₂O 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 구성되고,
   상기 금속산화물은 CuO, Ni₂O₃, PbO 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 구성되고,
   상기 분말환원제는 Al, LI, Ca, Mn, Br, Cr, Si 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 구성되고,
   상기 접착제는 NC (Nitro cellulose), EC(Ethyl cellulose) 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 구성되고,
   상기 파암제를 수용하는 케이스(100)는,
   내부에 상기 파암제의 수용공간이 형성된 통형 구조의 본체(110);
   상기 본체(110)의 후단에 형성된 볼트 결합부(120);
   타 케이스(100a)의 볼트 결합부(120a)와 결합하도록, 상기 본체(110)의 전단에 형성된 너트 결합부(130);
   상기 너트 결합부(130)의 심부에 형성된 뇌관 삽입홈(131);을 포함하고,
   상기 본체(110)의 전단에는 착탈가능하도록 마개(140)가 설치되고,
   상기 너트 결합부(130)는 상기 마개(140)의 심부에 형성되고,
   일단이 상기 뇌관 삽입홈(131)에 삽입된 뇌관각선(10)을 둘러 고정하도록, 상기 본체(110)의 전방 가장자리를 둘러 뇌관각선 체결홈(111)이 형성되고,
   상기 파암방법은,
   상기 파암제를 케이스(100)에 수납하고 뇌관을 연결하는 단계;
   암반을 천공하여 발파공을 형성하는 단계;
   상기 발파공에 상기 케이스(100)를 삽입하고 잔여공간을 전색하는 단계;
   상기 뇌관을 통해 점화하는 단계;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 파암방법.
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