KR102035344B1 - 점착성 매개체를 이용한 친환경 발파방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발파효율이 향상되기 때문에 적은 량의 폭약으로도 높은 발파효과를 얻을 수 있으므로 폭약 사용량을 줄일 수 있으며, 폭약 잔여물이 지하수, 하천으로 유입되거나 토양 속으로 깊이 침투되는 것을 방지시키고 폭약 잔여물의 빠른 분해를 도모함으로써, 폭약 잔여물에 의한 환경피해를 줄일 수 있어서 환경친화적인 장점을 가지는 새로운 방식의 점착성 매개체를 이용한 친환경 발파방법에 관한 것이다.

Description

점착성 매개체를 이용한 친환경 발파방법{Blasting method using adhesive mediator}

본 발명은 점착성 매개체를 이용한 친환경 발파방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폭약의 사용량을 증가시키지 않고 폭발 시 가스 압이 작용하는 공간을 확장시킴으로써, 상대적으로 적은 양의 폭약으로도 높은 발파효과를 얻을 수 있어서 경제적이며, 폭약 잔여물에 의한 환경피해를 줄일 수 있어서 환경 친화적인 새로운 방식의 점착성 매개체를 이용한 친환경 발파방법에 관한 것이다.

건설공사, 구조물의 해체 현장 등에서 암반 파쇄, 구조물 해체를 위해 폭약을 이용한 발파공법이 많이 적용되고 있다. 폭약을 이용한 발파공법은 장약을 천공하는 단계, 천공된 장약공에 폭약을 장약하는 단계; 장약공을 전색물로 메우는 전색단계 및 발파단계로 이루어진다.

그런데 이러한 발파공법은 발파작업시 발생하는 지반진동, 소음, 엄청난 분진과 발파잔여물이 대량 발생하는 문제점을 가진다. 특히, 발파잔여물, 즉, 폭약성분이 주변으로 확산되어, 폭약에 의한 토질 및 수질오염 등이 유발된다. 폭약물질은 고도로 산화된 물질로 구조적으로 난분해성 물질이며, 독성이 강하기 때문에 사람뿐만 아니라 토양 및 수질오염을 비롯하여 생태계에 심각한 피해를 주는데, 특히, 폭약물질이 하천이나 지하수로 쉽게 유입되기 때문에, 오염지역 범위가 빠르게 확산되는 문제점도 가진다.

따라서 이러한 발파작업의 피해를 줄이기 위해 상대적으로 적은 양의 폭약을 사용하여 최대한의 발파 효과를 얻을 수 있는 방안이 모색되며, 폭약에 의한 환경오염도 최소화시킬 수 있는 방안이 모색된다.

한편, 종래에는 폭약이 장약공의 하부 쪽에 장착되기 때문에 폭약의 폭발력이 장약공의 하부 쪽에는 크게 작용하나, 전색물로 전색된 장약공의 상측부위에는 폭발력이 크게 미치지 못한다. 따라서 장약공 상부측 부위가 제대로 파쇄되지 못하여 큰 크기의 파쇄물이 발생될 가능성이 높은데, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 폭약을 장약공 상부측으로 까지 상대적으로 많이 장약하여야 한다.

그런데 이 경우에는 사용되는 폭약의 양이 많아지므로 비용이 증가되고, 폭양의 사용량이 증가함에 따라 폭약 잔여물의 양도 많아져서 환경피해도 가중되는 문제를 가진다.

대한민국 등록특허 제10-0467483호(2005. 01. 14.) 대한미국 등록특허 제10-1263902호(2013. 05. 07)

본 발명은 상기와 같은 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 폭약의 사용량을 증가시키지 않고 폭발시 가스압이 작용하는 공간을 확장시킴으로써, 상대적으로 적은 량의 폭약으로도 높은 발파효과를 얻을 수 있으므로 폭약 사용량을 줄일 수 있어서 경제적이고, 폭약 잔여물이 지하수, 하천으로 유입되거나 토양 속으로 깊이 침투되는 것이 방지시키고 폭약 잔여물의 빠른 분해를 도모함으로써, 폭약 잔여물에 의한 환경피해를 줄일 수 있어서 환경 친화적인 장점을 가지는 새로운 방식의 점착성 매개체를 이용한 친환경 발파방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 벤토나이트와 황토를 1~２: 1~2 비율로 혼합하고 물로 반죽하여 반죽물을 만들고, 이 반죽물을 칩으로 성형하여, 벤토나이트-황토 칩을 만드는 과정; 장약공을 천공하는 과정; 장약공에 상기 벤토나이트-황토 칩을 주입하는 과정; 상기 장약공에 주입된 벤토나이트-황토 칩 위에 뇌관이 연결된 폭약을 장약하는 과정; 상기 장약공의 입구를 전색물로 전색하는 과정; 및 상기 뇌관을 기폭시켜서 상기 폭약을 터트리는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 점착성 매개체를 이용한 친환경 발파방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 폭약을 장약하는 과정과 상기 장약공의 입구를 전색물로 전색하는 과정 사이에는, 벤토나이트-칩을 주입하는 과정과, 폭약을 주입하는 과정이 각각 추가로 행해져서, 상기 벤토나이트-칩과 폭약이 상호 교호되게 배치된다.

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본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 폭약을 추가로 주입하거나 또는 벤토나이트-황토 칩을 추가로 주입하는 과정 전에 전색물을 주입하는 과정이 추가로 행해져서, 상기 폭약, 벤토나이트-황토 칩 및 전색물이 상호 교호되게 배치된다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 폭약이 장약된 장약공에 벤토나이트- 황토 칩이 주입되어 벤토나이트-황토 칩 사이에 형성되는 공극이 폭발시 가스압(폭발력)이 작용하는 발파공간으로서의 기능을 하기 때문에, 폭약의 사용량을 증가시키지 않고 폭발시 가스압이 작용하는 공간을 확장시킬 수 있다.

이와 같이 사용된 폭약에 비해 상대적으로 넓은 발파공간이 형성되기 때문에 발파효율이 향상되며, 따라서 상대적으로 적은 양의 폭약으로 높은 발파효과를 얻을 수 있으므로 폭약 사용량을 감소시킬 수 있어서 경제적인 장점을 가진다. 또한, 폭약 사용량의 감소로 인해 환경피해도 감소되는 효과를 얻을 수 있다.

뿐만 아니라, 폭발시 폭약 잔여물이 벤토나이트-황토 칩(또는 그 파편)에 부착되어 폭약 잔여물이 지하수나 하천으로 유입되거나 토양 깊숙이 침투되는 것을 방지하여 폭약에 의한 오염범위를 줄일 수 있으며, 황토에 의해 폭약 잔여물의 분해가 촉진되기 때문에, 폭약 잔여물에 의한 환경피해를 최소화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 공정도
도 2는 상기 실시예에 의해 장약공에 장약 및 전색을 한 상태를 보인 단면도
도 3 내지 도 10은 본 발명의 제2 내지 제9실시예에 의해 장약공에 장약 및 전색을 한 상태를 보인 단면도.

이하에서, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 공정도이며, 도 2는 본 실시예에 의해 장약공에 장약 및 전색을 한 상태를 보인 단면도이다. 본 발명은 도시된 바와 같이, 다음과 같은 공정으로 이루어진다.

1) 벤토나이트-황토 칩을 만드는 과정;

미세하게 분쇄된 벤토나이트와 황토를 물로 반죽하여 반죽물을 만들고, 이 반죽물을 칩형상으로 성형하여 벤토나이트-황토 칩(10)을 만든다. 벤토나이트는 물에 의해 겔화되어 점착성을 가지므로 벤토나이트를 황토와 혼합하여 물로 반죽하면 점착성을 갖는 반죽물이 된다. 따라서 벤토나이트-황토 칩(10)은 벤토나이트에 의해 점착성을 가진다.

후술하는 하는 바와 같이, 이러한 벤토나이트-황토 칩(10)은 발파효율을 향상시키는 기능을 하면서 아울러 폭약 잔여물에 의해 환경이 오염되는 것을 방지하는 기능을 한다. 벤토나이트-황토 칩(10)의 점착성에 의해 화약의 폭발시 폭발 잔여물이 벤토나이트-황토 칩(10)에 부착되고, 폭약 잔여물이 하천이나 지하수로로 유입되거나 토양 깊숙이 침투하는 것이 방지된다. 그리고 황토는 폭약 잔여물을 분해하여 탈질화 시키는 기능을 한다. 황토에는 많은 양의 미생물이 살고 있는데, 황토 속의 미생물에 의해 폭약 잔여물이 신속하게 분해되어 탈질화 된다.

바람직하게는 미세하게 분쇄한 벤토나이트 : 황토 : 물 = 1~2 : 1~2 : 1 정도의 부피비율로 혼합하여 칩으로 성형한다. 벤토나이트가 상기 비율보다 적게 함유되면, 칩의 점착성이 과도하게 저하되어 폭발시 폭약 잔여물이 벤토나이트-황토 칩에 제대로 부착되지 못하게 되고, 벤토나이트가 상기 비율 보다 많이 함유되면 상대적으로 황토의 비율이 감소되어 황토에 의한 폭약 잔여물의 분해성능이 현저하게 저하되므로 바람직하지 않다. 제조된 칩은 용기 또는 비닐에 보관한다.

본 실시예에서는 벤토나이트-황토 칩(10)이 직사각기둥 형상을 갖는 것으로 예시되었으나, 벤토나이트-황토 칩(10)은 그 형상이나 크기가 특별히 한정되지 않는다.

2) 장약공 천공과정

발파 굴착하고자 하는 장소에 장약공(2)을 소정 깊이로 천공한다.

본 실시예에서는 벤토나이트-황토 칩(10)을 먼저 만들고, 장약공(2)을 천공하고 장약하는 것으로 설명하였으나, 장약공(2)을 천공하고, 장약공(2)에 폭약(4)을 장약을 한 다음에, 벤토나이트-황토 칩(10)을 만들 수도 있을 것이다.

3) 벤토나이트-황토 칩(10)을 장약공(2)에 주입하는 과정

천공한 장약공(2)의 하단부에 벤토나이트-황토 칩(10)을 소정 높이로 주입한다. 이와 같이 장약공(2)에 벤토나이트-황토 칩(10)을 주입하면 벤토나이트-황토 칩(10) 사이에 공극이 형성되는데, 이 공극이 폭발시 발생하는 가스압이 작용하는 발파공간으로서의 기능을 하게 되므로 실질적으로 폭발력이 작용하는 발파공간이 폭약이 설치된 공간보다 넓게 확보되는 효과를 얻게 되며, 이에 따라 발파효율이 향상된다.

4) 장약과정

장약공(2)에 주입된 벤토나이트-황토 칩(10) 위에 뇌관(3)과 연결된 폭약(4)을 장약한다.

5) 벤토나이트-황토 칩(10)을 추가 주입하는 과정

폭약이 장약된 장약공(2)에 벤토나이트-황토 칩(10)을 추가로 주입한다. 이와 같이 하면, 폭약(4) 상측에도 폭발시 발생하는 가스압이 작용하는 발파공간이 형성되므로 발파효율이 향상된다.

6) 전색과정

장약공(2)의 입구를 전색물(6)로 전색한다, 발파에 의한 발생가스의 압력을 이겨낼 수 있도록 전색물(6)을 단단하게 다져서 장약공(2)의 입구를 전색시킨다.

7) 뇌관 기폭과정

뇌관(3)을 발파기로 기폭시켜 폭약(4)을 터트려서 발파시킨다.

이와 같은 공정으로 이루어지는 본 발명은 벤토나이트-황토 칩(10) 사이에 형성되는 공극이 폭발시 발생되는 가스압(폭발력)이 작용하는 발파공간으로서의 기능을 하게 되므로 도 2에 도시된 바와 같이, 가스압이 작용하는 발파공간(B)이 상대적으로 더 넓게 확보되는 효과를 얻게 된다. 즉, 벤토나이트-황토 칩(10)이 주입되지 않은 경우에는 폭약이 장약된 공간만 발파공간(A)의 기능을 하지만, 본 발명에서는 폭약이 장약된 공간에 벤토나이트-황토 칩(10)이 주입된 공간이 합해져서 발파공간(B)으로서의 기능을 하기 때문에 발파공간이 확장된 효과를 얻게 되므로 발파효율이 향상된다. 따라서 상대적으로 적은 량의 폭약으로 높은 발파효과를 얻을 수 있으므로 폭약 사용량을 줄일 수 있는 장점을 가진다.

또한, 발파시 확산되는 폭약 잔여물이 벤토나이트-황토 칩(10)에 부착되어, 폭약 잔여물이 지하수나 하천으로 유입되는 것이 방지되고, 황토에 의해 분해된다. 물론, 폭발시 상기 벤토나이트-황토 칩(10)이 온전한 형태를 유지하지는 않을 것이나, 벤토나이트-황토 칩(10)이 폭발시 그 형태가 파손되더라도 벤토나이트의 점착성과 황토의 폭약 잔여물 분해기능은 유지하기 때문에, 폭약 잔여물이 벤토나이트-황토 칩(10) 또는 그 파편에 부착되어 분해되고, 이에 따라 폭약 잔여물에 의한 환경피해를 줄일 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예를 설명하되, 전술한 실시예와 동일한 구성 및 효과에 대해서는 설명을 생략한다.

도 3과 도 4는 본 발명의 제2, 3실시예에 따라 장약공에 장약 및 전색을 한 상태를 보인 단면도이다. 제2실시예에서는 장약공(2)에 폭약(4)을 장약하고 벤토나이트-황토 칩(10)을 주입한 후 전색물(6)로 전색한 것이고, 제3실시예에서는 장약공(2)에 벤토나이트-황토 칩(10)을 먼저 주입하고 폭약(4)을 장약한 다음에 전색물(6)로 전색한 것이다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 제4실시예 내지 제 7실시예에 따라 장약공(2)에 장약 및 전색을 한 상태를 보인 단면도로서, 각각 장약공(2)에 벤토나이트-황토 칩(10)과 폭약(4)을 반복적으로 주입 및 장약하여 벤토나이트-황토 칩(10)과 폭약(4)이 상호 교호되게 배치된다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 제8, 9실시예에 따라 장약공(2)에 장약 및 전색을 한 상태를 보인 단면도로서, 각각 장약공(2)에 벤토나이트-황토 칩(10)과 폭약을 주입하고 전색물(6)을 주입한 다음에, 벤토나이트-황토 칩(10)과 폭약을 반복적으로 주입 및 장약하여 벤토나이트-황토 칩(10)과 폭약(4), 전색물(6)이 상호 교호되게 배치된다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 벤토나이트와 황토를 1~２: 1~2 비율로 혼합하고 물로 반죽하여 벤토나이트가 물에 의해 겔화되어 점착성을 갖는 반죽물을 만들고, 이 반죽물을 칩으로 성형하여 벤토나이트-황토 칩(10)을 만드는 과정;
   발파 굴착하고자 하는 장소에 장약공(2)을 천공하는 과정;
   상기 장약공(2)에 벤토나이트-황토 칩(10)을 주입하는 과정;
   상기 장약공(2)에 주입된 벤토나이트-황토 칩(10) 위에 뇌관(3)이 연결된 폭약(4)을 장약하는 과정;
   상기 장약공(2)의 입구를 전색물(6)로 전색하는 과정; 및
   상기 뇌관(3)을 기폭시켜서 상기 폭약(4)을 터트리는 과정;을 포함하되,
   상기 폭약(4)을 장약하는 과정과 상기 장약공(2)의 입구를 전색물(6)로 전색하는 과정 사이에는,
   벤토나이트-칩(10)을 추가로 주입하는 과정과, 폭약(4)을 추가로 주입하는 과정이 각각 반복적으로 행해져서, 상기 벤토나이트-칩(10)과 폭약(4)이 상호 교호되게 배치되도록 하는
   상기 폭약(4)을 추가로 주입하거나 또는 벤토나이트-황토 칩(10)을 추가로 주입하는 과정 전에 전색물(6)을 주입하는 과정이 추가로 행해져서, 상기 폭약(4), 벤토나이트-황토 칩(10) 및 전색물(6)이 상호 교호되게 배치되도록 하는 것을 특징으로 하는 점착성 매개체를 이용한 친환경 발파방법.

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