KR101962614B1

KR101962614B1 - 무진동 암파쇄장치 및 이를 이용한 암반 굴착 방법

Info

Publication number: KR101962614B1
Application number: KR1020180155070A
Authority: KR
Inventors: 오상봉
Original assignee: 오상봉
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2019-07-31

Abstract

본 발명은 터널 등의 지중 구조물을 구축하기 위하여 지반을 굴착하는 과정 중에 나타나는 암반을 파쇄하는 장치에 관한 것으로서, 상기 암파쇄 장치는 암반의 천공홀에 삽입된 후 상기 천공홀을 확장시키는 확개편과, 상기 확개편을 횡단방향으로 확개시키는 확개봉과, 상기 확개편과 확개봉을 수용하는 작동체 및, 상기 확개봉을 잡아당김으로써 확개편을 가압시키거나 확개봉을 밀어주어 확개편의 가압상태를 해제시키는 가압체가 포함되어 이루어지는 것으로서, 상기 확개편은 탄성링에 의해 결합되는 복수 개의 분할편으로 이루어지고, 각 분할편은 길이방향으로 선협후광의 단면으로 이루어지며, 상기 확개봉은 확개유도부와 슬라이딩부로 이루어지고, 확개유도부는 상기 분할편의 단면에 대응하도록 길이방향으로 선광후협의 단면으로 이루어지며, 상기 작동체는 확개편의 후방을 지지하면서 확개봉에 의해 가압될 때 각 분할편이 횡단방향으로 움직이도록 유도하는 후방의 지지부와, 확개편을 수용하여 그 위치를 유지시키면서 확개봉의 출몰에 따라 확개편의 외경의 축소 및 확개가 이루어지게 하는 작동부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

무진동 암파쇄장치 및 이를 이용한 암반 굴착 방법{VIBRATION-FREE ROCK BREAKING APPARATUS AND THE ROCK EXCAVATION METHOD USING THEM}

본 발명은 터널 등의 지중 구조물을 구축하기 위하여 지반을 굴착하는 과정 중에 나타나는 암반을 파쇄하는 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 물리적 가압 방식을 이용하여 진동 및 분진이 발생하지 않고 소음의 발생을 최소화하면서 적은 힘으로도 암반의 굴착 및 제거작업이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 암파쇄장치 및 이를 이용한 암반 굴착 방법에 관한 것이다.

지하 터널을 위한 지중 굴착 과정중에는 암반을 굴착하거나 제거해야 하는 작업이 수반될 수 있는데, 이러한 암반의 굴착의 대표적인 방법은 천공후 발파시키는 공법(Drill & Blast Method)이다. 그러나 이러한 발파공법은 소음, 진동 등으로 인해 많은 민원이 야기될 뿐 아니라 환경저해 및 안전사고의 발생요인이 되기도 한다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 다양한 암파쇄장비들이 개발되어 적용되고 있으며 그 예의 하나로 등록특허공보 등록번호 10-0294476호의 암파쇄장치가 있다.

상기 암파쇄장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 관 형상의 몸체(22)와; 상기 몸체(22)의 일단부에 연장 설치되는 실린더(24)와; 양측 부위가 길이 방향으로 경사면을 이루고, 상기 몸체(22)를 관통하도록 상기 실린더(24)의 실린더축(26)에 연장 설치되는 쐐기(30)와; 상호 근접되어 봉 형상의 한 조를 이루고, 일단부가 상기 몸체(22)의 다른 단부에 삽입되어 상호 대향하는 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상호 마주보는 측벽이 상기 쐐기(30)의 경사면에 각각 대응하여 경사면을 이루는 라이너(32a,32b)로 이루어진다.

상기의 암파쇄장치를 이용한 암반의 굴착은, 천공홀에 한 쌍의 라이너(32a,32b)를 삽입시킨 상태에서 실린더(24)를 이용하여 쐐기(30)를 상기 한 쌍의 라이너(32a,32b) 사이에 삽입시킴으로써 이들 라이너(32a,32b)의 외경을 확장시키면서 천공홀 외벽을 가압하여 암반에 균열 및 파쇄가 일어나게 한다. 즉 실린더에 의한 전진방향의 가압력은 쐐기원리에 의해 일부가 이에 수직한 방향의 힘(수직분력)으로 전환되고, 이러한 수직분력은 라이너(32a,32b)를 가압하여 그 외경을 확장하면서 천공홀 내면을 가압하게 된다.

그런데 상기의 암파쇄장치는 쐐기(30)를 지지력이 가장 큰 암반 내측 방향으로 진입시키기 때문에 실린더의 매우 큰 가압력을 필요로 하게 된다. 따라서 많은 에너지를 사용하면서도 굴착속도를 빨리 할 수 없어 공기가 길어지는 문제점이 있다. 아울러 상기 수직분력은 라이너(32a,32b)가 위치한 두 방향으로만 작용하여 그 부분에 대하여만 암반의 파쇄가 이루어지고 천공홀의 나머지 부분에 대하여는 파쇄가 이루어지지 않으므로, 이 역시 굴착작업의 공기지연을 초래하는 요인이 된다.

KR

10-0294476

B1

본 발명은 종래기술의 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 쐐기압에 대한 저항력을 최소화시켜 작은 힘으로도 천공홀 내면에 대한 가압이 효율적으로 이루어지고, 천공홀 내면 모두에 대하여 균등한 파쇄력이 작용할 수 있게 하는 무진동 암파쇄장치 및 이를 이용한 암반 굴착 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, 암반의 천공홀에 삽입된 후 상기 천공홀을 확장시키는 확개편과, 상기 확개편을 횡단방향으로 확개시키는 확개봉과, 상기 확개편과 확개봉을 수용하는 작동체 및, 상기 확개봉을 잡아당김으로써 확개편을 가압시키거나 확개봉을 밀어주어 확개편의 가압상태를 해제시키는 가압체가 포함되어 이루어지는 것으로서, 상기 확개편은 탄성링에 의해 결합되는 복수 개의 분할편으로 이루어지고, 각 분할편은 길이방향으로 선협후광의 단면으로 이루어지며, 상기 확개봉은 확개유도부와 슬라이딩부로 이루어지고, 확개유도부는 상기 분할편의 단면에 대응하도록 길이방향으로 선광후협의 단면으로 이루어지며, 상기 작동체는 확개편의 후방을 지지하면서 확개봉에 의해 가압될 때 각 분할편이 횡단방향으로 움직이도록 유도하는 후방의 지지부와, 확개편을 수용하여 그 위치를 유지시키면서 확개봉의 출몰에 따라 확개편의 외경의 축소 및 확개가 이루어지게 하는 작동부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 작동부의 최선단에는 확개봉이 출몰할 수 있도록 하는 개구가 구비된 선단고정편이 설치되고, 작동부 중 적어도 선단고정편에는 처짐방지돌기가 구비되며, 상기 확개유도부에는 상기 처짐방지돌기가 삽입되는 처짐방지홈이 구비되되, 상기 처짐방지홈은 전방으로 갈수록 점차 깊이가 깊어지는 형상으로 구비되어, 확개봉의 최대 인출시 자중에 의한 처짐이 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 지지부의 선단에는 외경사면이 형성되고, 각 분할편의 후단에는 내경사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 가압체의 후방에는 작동체를 회전시키는 회동체가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기한 암파쇄 장치를 이용하여 암반을 굴착하는 방법으로서, 암반에 일정한 간격으로 천공홀을 형성시키는 단계; 확개봉의 확개유도부가 작동체로부터 최대로 인출된 상태로 암파쇄 장치를 천공홀에 삽입시키는 단계; 확개봉이 잡아 당겨지도록 가압체를 작동시켜 확개편을 확개시키는 단계; 확개봉이 밀려 나가도록 가압체를 작동시켜 확개편을 원상태로 복귀시키는 단계; 상기한 암파쇄 장치를 천공홀에 삽입시키는 단계에서 확개편을 원상태로 복귀시키는 단계를 반복하면서 각 천공홀에 대한 암파쇄 작업을 완료시키는 단계;가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 암반 굴착 방법이 제공된다.

본 발명은 확개편을 확장시키기 위하여 그 내부로 확개봉을 삽입시킴에 있어 상기 확개봉의 진입방향을 지지반력이 약한 막장쪽을 향하도록 하기 때문에 작은 힘만으로도 확개봉의 진입이 용이해져 암파쇄 장치의 소형화를 도모할 수 있고, 암반의 천공홀 내면 전체에 대하여 골고루 가압 파쇄시킬 수 있어 암파쇄가 효과적으로 이루어지는 바, 암반 굴착 작업의 공기가 단축되고 에너지 사용량이 절감되어 경제적인 암반 굴착 작업을 도모하게 한다.

도 1은 종래기술에 의한 암파쇄 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 암파쇄 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 암파쇄 장치의 작동원리에 관한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 암파쇄 장치를 구성하는 확개편의 일 실시예에 관한 사시도 및 단면도이다.
도 5는 본 발명의 암파쇄 장치를 구성하는 확개봉의 다양한 실시예를 나타낸 각 사시도이다.
도 6은 본 발명의 암파쇄 장치를 구성하는 확개편과 작동부의 구조에 관한 제1실시예의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 암파쇄 장치를 구성하는 확개편과 작동부의 구조에 관한 제2실시예의 사시도이다.
도 8은 본 발명에서의 확개봉 처짐을 방지하는 수단을 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 회동체 구조에 관한 일 실시예의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 암파쇄 장치를 이용한 암반 굴착 방법의 일부 과정을 단계별로 도시한 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 무진동 암파쇄 장치의 단면도이고, 도 3은 상기 무진동 암파쇄 장치의 작동원리를 설명하는 개념도이다.

본 발명의 무진동 암파쇄 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 천공홀(H)을 확장시키는 확개편(100)과, 상기 확개편(100)을 확개시키는 확개봉(200)과, 상기 확개편(100)과 확개봉(200)을 수용하는 작동체(300) 및, 이들의 작용을 위한 동력수단인 가압체(500)가 포함되어 이루어지며, 여기에 확개편(100)을 회전시켜 천공홀(H) 내면의 암반(R)에 대한 파쇄작용이 전체적으로 고르게 작용할 수 있도록 하는 회동체(600)가 더 포함될 수 있다.

확개편(100)은 도 3에서 나타내고 있는바와 같이 암반(R)의 천공홀(H)에 삽입된 후 천공홀(H) 내면의 암반(R)을 가압 내지 회전함으로써 암반(R)에 대한 균열의 발생 내지 파쇄를 유발시키는 것으로서, 복수 개의 분할편(110)으로 이루어지며, 이들 각 분할편(110)들은 독립적으로 움직이면서 천공홀(H) 내면을 가압한다

이들 분할편(110)들은 탄성링(120)에 의해 일체로 결합되어 하나의 확개편(100)을 구성하게 되는바, 각 분할편(110)의 외면에는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 결합홈(111)이 구비되어 탄성링(120)이 삽입된다.

본 발명은 전방에서 후방쪽으로, 즉 자유단을 형성하고 있어 지지반력이 약한 막장쪽으로 힘이 가해지면서 확개편(100)의 각 분할편(110)이 벌어지게 함으로써 작은 힘만으로도 확개편(100)의 확개작용이 쉽게 진행되게 한다. 따라서 각 분할편(110)은 도 4의 (b)에서와 같이(단면도) 길이방향으로 선협후광(先狹後廣)의 단면으로 이루어진다.

또 분할편(110)의 후단에는 내경사면(112)을 더 형성시킬 수 있으며, 이는 후술하는 지지부(310)의 선단에 형성되는 외경사면(311)의 안내에 따라 분할편(110)이 횡단방향으로 움직이는 것이 더욱 효율적으로 이루어지게 한다.

분할편(110)의 외면 중 결합홈(111)이 형성되지 아니한 부분에는 다수 개의 돌기를 형성시켜 분할편(110)이 천공홀(H)의 내면을 가압할 때 암반(R)에 대한 균열의 유도가 보다 효율적으로 이루어지게 하는 것이 바람직하다.

도 5는 확개편(100)을 횡단방향으로 확개시키는 확개봉(200)의 형상에 관한 각 실시예를 도시한 것으로서,(사시도) 확개봉(200)은 확개편(100)에 작용하는 확개유도부(210)와 작동체(300)에 작용하는 슬라이딩부(220)로 이루어진다.

확개유도부(210)는 선협후광의 분할편(110) 하면을 밀어주어 분할편(110)으로 하여금 횡단방향으로 이동하게 한다. 따라서 확개유도부(210)는 그 단면이 분할편(110)의 단면에 대응하도록 길이방향으로 선광후협(先廣後狹)의 형상을 가진다. 이러한 확개유도부(210)는 도 5의 (a)에서와 같이 사각단면일 수도 있고, (b) 내지 (d)에서와 같이 원형, 육각 또는 팔각 등의 다양한 다각단면의 형상을 가질 수 있는 것으로서, 후방으로 슬라이딩되면서 확개편(100)을 설정된 방향으로 확개시킬 수 있는 것이라면 그 단면의 형상에 특별한 제한이 없다.

이에 반하여 슬라이딩부(220)는 작동체(300)의 내부에서 확개유도부(210)가 수평하게 움직일 수 있도록 하는 것이므로 그 외경은 전 길이에 대하여 직경이 동일한 원통형상으로 이루어진다.

참고로 본 명세서에서 언급되는 선(先), 전방(前方)의 방향은 굴착이 진행되는 방향을 의미한다. 따라서 그 반대의 후(後), 후방(後方)의 방향은 굴착이 시작된 곳, 즉 막장을 향한 방향을 의미한다. 따라서 횡단방향은 굴착이 진행되는 방향에 수직한 방향을 의미한다.

확개편(100)과 확개봉(200)을 수용하는 작동체(300)는 후방의 지지부(310)와 전방의 작동부(320)로 구분된다.

그 중 지지부(310)는 확개편(100)의 후방을 지지하면서 확개봉(200)에 의해 가압될 때 분할편(110)이 횡단방향으로 움직이도록 각 분할편(110)의 이동방향을 안내 및 유도한다. 이를 위하여 지지부(310)의 선단에는 앞서 설명한 바와 같이 외경사면(311)이 형성된다. 아울러 상기 지지부(310)는 확개봉(200)의 슬라이딩부(220)의 수평방향 움직임을 안내하므로 그 내경 역시 전 길이에 대하여 슬라이딩부(220)의 외경과 동일한 직경의 원통형상으로 이루어진다.

그리고 작동부(320)는 확개편(100)을 수용하여 그 위치를 유지시키면서 확개봉(200)의 출몰에 따라 확개편(100)의 외경이 축소되거나 확개가 이루어질 수 있는 공간을 제공한다.

작동부(320)의 최선단에는 확개봉(200)이 출몰할 수 있도록 하는 개구을 형성하면서 연결편(322)과 함께 지지부(310)와의 사이에 확개편(100)이 수용될 수 있는 공간을 확보시키는 선단고정편(321)이 설치된다. 상기 연결편(322)은 선단고정편(321)과 지지부(310) 사이를 연결하여 확개편(100)이 그 내부에 위치하도록 선단고정편(321)의 위치를 고정시키는 것으로서 다수 개가 동일한 간격을 두고 설치된다. 따라서 각 분할편(110)은 서로 인접한 연결편(322) 사이에서 횡단방향으로 출몰하는 구조를 가지게 된다. 이러한 작동부(320)의 구체적인 형상은 확개편(100)의 구조에 따라 달라질 수 있다.

도 6은 확개편(100) 및 작동부(320)의 구조에 관한 제1실시예를 도시한 것으로서, 확개편(100)은 서로 대칭되는 한 쌍의 분할편(110)으로 이루어져, 확개봉(200)에 의한 확개시 확개편(100)의 외면은 도 3의 (b)에서와 같이 타원의 형상으로 확개된다.

이러한 제1실시예에서는 확개봉(200)의 구조가 분할편(110)이 확개되는 방향의 변만이 점차 변화되는 도 5의 (a)에 도시된 사각단면인 것이 가장 유리하게 사용될 수 있으며, 작동부(320)의 연결편(322)은 분할편(110) 사이에 위치하는 강봉으로 구성시킬 수 있게 된다. 물론 확개봉(200)을 원형에서 타원형의 형상으로 변화되는 구조를 가지게 하거나, 육각 또는 팔각 단면에서 일부 변의 크기만을 변화시키는 구조로 구성시켜 제1실시예에 적용할 수도 있다.

도 7은 확개편(100) 및 작동부(320)의 구조에 관한 제2실시예를 도시한 것으로서, 확개편(100)은 3개 이상의 분할편(110)으로 이루어져, 확개봉(200)에 의한 확개시 외면이 원형의 형상으로 확개된다.

이러한 제2실시예에서는 천공홀(H) 내면 전체가 동시에 가압되므로 회동체(600)를 사용하지 않더라도 천공홀(H) 내면의 암반(R)에 대한 파쇄작용이 전체적으로 고르게 작용하게 된다. 이 경우 확개봉(200)은 단면 전체가 균일한 비율로 변화되도록 해야 하며 도 5의 (b) 내지 (d)에 도시된 원형 또는 육각, 팔각의 단면을 가지도록 하는 것이 유리하다.

아울러 각 분할편(110) 사이에는 다수 개의 연결편(322)이 배치되는 바, 연결편(322)의 외면에는 탄성링(120)을 수용하는 링삽입홈(322a)이 더 구비된다. 따라서 상기 탄성링(120)은 연결편(322)과 각 분할편(110)을 함께 감싸면서, 분할편(110)의 확개 등의 움직임에 따라 링삽입홈(322a) 내에서 함께 움직이게 되는 바, 연결편(322)으로 인한 탄성링(120)의 꺽임현상은 발생하지 않게 된다.

한편 확개봉(200)의 확개유도부(210)가 선광후협의 단면을 가지고 있는 반면, 선단고정편(321)의 개구는 일정한 내경을 가지고 있으므로, 확개봉(200)이 선단고정편(321)의 개구로부터 인출되면 확개봉(200)의 외면과 선단고정편(321)의 내면 사이에는 간극이 발생하게 되고, 그 간극은 확개봉(200)이 인출되는 길이에 비례하여 커진다.

이러한 간극은 작동체(300)로부터 내밀어진 확개봉(200)의 처짐을 유발하여 천공홀(H)에 대한 암파쇄 장치의 원활한 진입을 방해하는 등 작업성을 떨어뜨리거나 확개봉(200)에 변형을 발생시켜 암파쇄 장치의 내구성을 저하시킨다.

따라서 본 발명의 또 다른 실시예에서는 작동부(320)의 선단고정편(321)과 연결편(322) 중 적어도 선단고정편(321)에 처짐방지돌기(321a)를 구비시키고, 확개유도부(210)에는 상기 처짐방지돌기(321a)가 삽입되는 처짐방지홈(211)을 구비시킴으로써 확개봉(200)이 선단고정편(321)과 슬라이딩부(220)에 의해 2점지지 되어 수평상태의 정위치를 유지시킬 수 있도록 한다. 이때 상기 처짐방지홈(211)은 항상 처짐방지돌기(321a)에 접하고 있는 상태를 유지해야 하는 바, 전방으로 갈수록 점차 깊이가 깊어지는 형상으로 구비되어야 한다.

도 8은 이러한 처짐방지홈(211)과 처짐방지돌기(321a)의 작용관계를 설명한 것이다. 이들 처짐방지홈(211)과 처짐방지돌기(321a)는 적어도 3쌍 이상을 균등한 간격으로 설치하는 것이 바람직하다.

가압체(500)는 작동체(300)의 후방에 위치하면서 확개봉(200)을 잡아당겨 확개봉(200)으로 하여금 확개편(100)을 가압하게 하거나, 확개봉(200)을 밀어주어 확개편(100)에 대한 가압상태를 해제시키는 동력수단의 기능을 한다.

상기 가압체(500)는 확개봉(200)이 전후방으로 움직일 수 있도록 하는 구조이면 특별히 제한될 것은 없으나, 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이 가압로드(510)가 구비된 가압유압실린더(520)로 이루어진다. 가압로드(510)의 선단은 연결소켓(511) 등의 연결수단을 통해 확개봉(200)의 슬라이딩부(220) 후단과 결합된다. 따라서 가압로드(510)가 신축함에 따라 확개봉(200) 역시 선단고정편(321)의 개구를 통한 출몰 작동을 하면서 확개편(100)에 대한 가압 및 해지가 반복하여 이루어지게 된다.

이러한 가압체(500)는 연결체(400)를 매개로 하여 작동체(300)의 후방에 설치되는 바, 상기 연결체(400)는 확개봉(200)의 슬라이딩부(220)와 가압체(500)의 가압로드(510)를 수용하여 확개봉(200)의 이동거리를 확보한다.

작동체(300)와 연결체(400)의 사이, 또는 연결체(400)와 가압체(500)의 사이는 일체로 구성시킬 수도 있으나 바람직하게는 탈착 가능하도록 함으로써 부품의 교체가 용이하도록 한다.

예컨대 작동체(300)의 후단에는 결합돌기(312)를 구비시키고, 연결체(400)의 선단에는 안착부(401)를 형성시켜 상기 결합돌기(312)가 놓여지게 한 상태에서, 연결체(400)에 볼트(420) 체결로 결합되는 고정와셔(410)를 결합돌기(312)의 외면에 설치되게 함으로써 작동체(300)와 연결체(400)가 결합되도록 한다. 따라서 상기 볼트(420)를 풀어 고정와셔(410)에 의한 결합돌기(312)의 고정상태를 해제시킴으로써 작동체(300)와 연결체(400) 사이는 쉽게 분리될 수 있다.

본 발명의 암파쇄 장치는 확개편(100)을 회전시켜 천공홀(H) 내면의 암반(R)에 대한 파쇄작용이 전체적으로 고르게 작용할 수 있도록 하는 회동체(600)가 더 포함될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

상기 회동체(600)는 작동체(300)를 좌우로 반복 회전시킬 수 있는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 커넥팅로드(611)가 구비된 회동유압실린더(612)와, 커넥팅로드(611)에 의해 회전하면서 작동체(300)를 회전시키는 크랭크로 이루어질 수도 있고, 도 9에 도시된 바와 같이 렉기어(621)가 구비된 회동유압실린더(622)와, 렉기어(621)에 의해 회전하면서 작동체(300)를 회전시키는 피니언기어(623)로 이루어질 수도 있다.

이러한 회동체(600)는 가압체(500)의 후방에서 작동체(300)를 좌우로 반복 회전시켜 작동체(300)의 측면에서 돌출 확장된 확개편(100)으로 하여금 좌우로 반복 회전하면서 확개편(100)의 확개시 가압되지 아니한 암반(R)부분에 충격을 가하게 함으로써 보다 효율적인 암파쇄가 이루어질 수 있게 한다.

본 발명의 암파쇄 장치는 확개봉(200)의 확개유도부(210)가 작동체(300)의 선단고정편(321)으로부터 전방으로 최대 인출된 상태에서 천공홀(H) 내부로 삽입된다. 따라서 천공시 발생하였던 슬래그 등의 작은 입자들이 확개봉(200)과 선단고정편(321)의 개구 사이에 발생되는 틈을 통해 작동체(300) 내부로 스며들 여지가 있고, 작동체(300) 내부로 스며든 입자들은 확개봉(200)과 확개편(100)의 원활한 작동을 저해하는 요인으로 작용하게 된다. 따라서 본 발명의 또 다른 실시예에서는 작동체(300)의 전방에 인출된 확개봉(200)의 확개유도부(210)를 감싸주는 보호커버(700)가 더 설치된다.

도 10은 본 발명의 암파쇄 장치를 사용하여 암반(R)을 굴착시키는 일부 과정을 단계별로 나타낸 것이다.

먼저 일정한 간격으로 천공홀(H)을 형성시킨 후, 본 발명의 암파쇄 장치를 천공홀(H)에 삽입시킨다. 이때 암파쇄 장치는 확개유도부(210)가 작동체(300)로부터 최대로 인출된 상태여야 하며, 여기에 확개유도부(210)를 보호하기 위한 보호커버(700)를 작동체(300) 전방에 더 설치할 수 있다{도 10의 (a)}

천공홀(H)에 대한 암파쇄 장치의 삽입이 완료되면, 가압체(500)를 작동시켜 확개봉(200)을 잡아 당긴다. 이에 따라 선광후협의 확개유도부(210)는 뒤로 후퇴하면서 선협후광의 각 분할편(110)을 진행방향에 수직한 횡단방향으로 밀어냄으로써 확개편(100)을 확개시켜 천공홀(H) 내면의 암반(R)을 가압하여 파쇄시킨다{도 10의 (b)}.

암파쇄 작업은 확개편(100)의 확개만으로 완료시킬 수도 있으나, 미흡한 부분이 있는 경우에는 회동체(600)를 가동시켜 확개편(100)이 좌우로 반복 회전하면서 파쇄되지 아니한 암반(R)부분에 충격을 가하여 파쇄시킨다{도 10의 (c)}.

암파쇄 작업이 완료되면, 다시 가압체(500)를 반대로 작동시켜 확개봉(200)을 밀어내면서 확개편(100)을 원상태로 복귀시킨다{도 10의 (d)}.

상기한 천공홀(H)에의 암파쇄 장치 삽입, 확개편(100)의 확개, 확개편(100)의 복귀 등의 과정을 인접한 또 다른 천공홀(H)에 반복적으로 실시하여 각 천공홀(H)에 대한 암파쇄 작업을 완료한다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

100; 확개편 110; 분할편
111; 결합홈 112; 내경사면
120; 탄성링 200; 확개봉
210; 확개유도부 211; 처짐방지홈
220; 슬라이딩부 300; 작동체
310; 지지부 311; 외경사면
312; 결합돌기 320; 작동부
321; 선단고정편 321a; 처짐방지돌기
322; 연결편 322a; 링삽입홈
400; 연결체 401; 안착부
410; 고정와셔 420; 볼트
500; 가압체 510; 가압로드
511; 연결소켓 520; 가압유압실린더
600; 회동체 611; 커넥팅로드
612,622; 회동유압실린더 613; 크랭크축
621; 렉기어 623; 피니언기어
700; 보호커버

Claims

암반(R)의 천공홀(H)에 삽입된 후 상기 천공홀(H)을 확장시키는 확개편(100)과, 상기 확개편(100)을 횡단방향으로 확개시키는 확개봉(200)과, 상기 확개편(100)과 확개봉(200)을 수용하는 작동체(300) 및, 상기 확개봉(200)을 잡아당김으로써 확개편(100)을 가압시키거나 확개봉(200)을 밀어주어 확개편(100)의 가압상태를 해제시키는 가압체(500)가 포함되어 이루어지는 것으로서,
상기 확개편(100)은 탄성링(120)에 의해 결합되는 복수 개의 분할편(110)으로 이루어지고, 각 분할편(110)은 길이방향으로 선협후광의 단면으로 이루어지며,
상기 확개봉(200)은 확개유도부(210)와 슬라이딩부(220)로 이루어지고, 확개유도부(210)는 상기 분할편(110)의 단면에 대응하도록 길이방향으로 선광후협의 단면으로 이루어지며,
상기 작동체(300)는 확개편(100)의 후방을 지지하면서 확개봉(200)에 의해 가압될 때 각 분할편(110)이 횡단방향으로 움직이도록 유도하는 후방의 지지부(310)와, 확개편(100)을 수용하여 그 위치를 유지시키면서 확개봉(200)의 출몰에 따라 확개편(100)의 외경의 축소 및 확개가 이루어지게 하는 작동부(320)로 이루어지고,
상기 작동부(320)의 최선단에는 확개봉(200)이 출몰할 수 있도록 하는 개구가 구비된 선단고정편(321)이 설치되고, 작동부(320) 중 적어도 선단고정편(321)에는 처짐방지돌기(321a)가 구비되며,
상기 확개유도부(210)에는 상기 처짐방지돌기(321a)가 삽입되는 처짐방지홈(211)이 구비되되, 상기 처짐방지홈(211)은 전방으로 갈수록 점차 깊이가 깊어지는 형상으로 구비되어, 확개봉(200)의 최대 인출시 자중에 의한 처짐이 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제1항에 있어서,
상기 확개편(100)은 서로 대칭되는 한 쌍의 분할편(110)으로 이루어져, 확개봉(200)에 의한 확개시 외면이 타원의 형상으로 확개되는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제1항에 있어서,
상기 확개편(100)은 3개 이상의 분할편(110)으로 이루어져, 확개봉(200)에 의한 확개시 외면이 원형의 형상으로 확개되는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제1항에 있어서,
상기 분할편(110)의 외면에는 결합홈(111)이 구비되고, 상기 결합홈(111)에는 탄성링(120)이 삽입되어 다수 개의 분할편(110)이 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 작동부(320)에는 선단고정편(321)과 지지부(310) 사이를 연결하며 확개편(100)의 수용공간을 형성시키는 다수 개의 연결편(322)이 더 구비되고, 각 분할편(110)은 서로 인접한 연결편(322) 사이에서 횡단방향으로 출몰되는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제6항에 있어서,
상기 연결편(322)의 외면에는 탄성링(120)을 수용하는 링삽입홈(322a)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제1항에 있어서,
상기 지지부(310)의 선단에는 외경사면(311)이 형성되고, 각 분할편(110)의 후단에는 내경사면(112)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제1항에 있어서,
상기 슬라이딩부(220)의 외경과 지지부(310)의 내경은 전 길이에 대하여 직경이 동일한 원통형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제1항에 있어서,
상기 가압체(500)는 연결체(400)를 매개로 하여 작동체(300)의 후방에 탈착 가능하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제10항에 있어서,
상기 작동체(300)의 후단에는 결합돌기(312)가 구비되고, 상기 연결체(400)의 선단에는 안착부(401)가 형성되어,
결합돌기(312)가 안착부(401)에 놓여진 상태에서 연결체(400)에 볼트(420) 체결로 결합되는 고정와셔(410)가 결합돌기(312)의 외면에 설치됨으로써 작동체(300)와 연결체(400)가 분리 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제10항에 있어서,
상기 가압체(500)는 가압로드(510)가 구비된 가압유압실린더(520)이고,
상기 연결체(400)는 확개봉(200)의 슬라이딩부(220)와 가압체(500)의 가압로드(510)를 수용하여 확개봉(200)의 이동거리를 확보할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제1항에 있어서,
상기 가압체(500)의 후방에는 작동체(300)를 회전시키는 회동체(600)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제13항에 있어서,
상기 회동체(600)는 커넥팅로드(611)가 구비된 회동유압실린더와, 커넥팅로드(611)에 의해 회전하면서 작동체(300)를 회전시키는 크랭크축(613)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제13항에 있어서,
상기 회동체(600)는 렉기어(621)가 구비된 회동유압실린더와, 렉기어(621)에 의해 회전하면서 작동체(300)를 회전시키는 피니언기어(623)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제1항에 있어서,
상기 작동체(300) 전방에는 인출된 확개봉(200)의 확개유도부(210)를 덮어주는 보호커버(700)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 무진동 암파쇄 장치.
제1항 내지 제4항, 제6항 내지 16항 중 어느 한 항에 의한 무진동 암파쇄 장치를 이용하여 암반(R)을 굴착하는 방법으로서,
암반(R)에 일정한 간격으로 천공홀(H)을 형성시키는 단계(S1);
확개봉(200)의 확개유도부(210)가 작동체(300)로부터 최대로 인출된 상태로 암파쇄 장치를 천공홀(H)에 삽입시키는 단계(S2);
확개봉(200)이 잡아 당겨지도록 가압체(500)를 작동시켜 확개편(100)을 확개시키는 단계(S3);
확개봉(200)이 밀려 나가도록 가압체(500)를 작동시켜 확개편(100)을 원상태로 복귀시키는 단계(S4);
상기 S2에서 S4까지의 각 단계를 반복하면서 각 천공홀(H)에 대한 암파쇄 작업을 완료시키는 단계(S5);가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 암반 굴착 방법.
제17항에 있어서,
상기 S2단계에서의 암파쇄 장치는 확개유도부(210)를 보호하도록 보호커버(700)가 작동체(300) 전방에 더 설치된 것임을 특징으로 하는 암반 굴착 방법.
제17항에 있어서,
상기 S3단계와 S4단계 사이에는 작동체(300)가 회전하면서 확개편(100)이 회전하도록 회동체(600)를 가동시키는 단계(S3-1)가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 암반 굴착 방법.