KR102119864B1 - 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치 및 이를 포함하는 폭발력 집중과 진동소음교란 발파 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치 및 이를 이용한 폭발력 집중과 진동소음교란 발파 방법에 관한 것으로, 방진 주름캡의 개방부로 폭발에너지를 집중시키는 한편 이러한 구조와 방진 주름캡의 주름구조(요철구조)를 이용한 시간차 연소를 통해 진동소음을 줄이고 또한, 급결형 전색을 이용하여 빠른 밀폐성을 확보함으로써 작업 시간을 단축하고 폭발에너지의 집중시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치는, 일렬로 배열되는 전폭약(10) 및 하나 이상의 폭약(20)과; 상기 전폭약과 폭약 사이에 개재되며 장약장의 길이를 조절하는 동시에 발파응력 투사면적을 확장시키는 스페이서(30)와; 상기 전폭약과 폭약과 스페이서의 둘레부를 감싸 지지하며, 상기 전폭약과 폭약에 의한 폭발에너지를 집중시키기 위한 개방부(51)를 형성하는 방진 주름캡(50); 방진 주름캡(50)의 뒤쪽이며 발파공의 입구를 밀폐하는 급결형 전색(40)을 포함하고, 상기 방진 주름캡은 내주면이 일직선형이면서 외주면이 내주면을 기준으로 하여 두께가 다른 요부와 철부가 길이방향을 따라 교대로 반복 형성되는 주름형이면서 암반과 다른 진동속도의 이종매질(異種媒質)을 재질로 한다.

Description

방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치 및 이를 포함하는 폭발력 집중과 진동소음교란 발파 방법{BLASTING DEVICE USING SHOCK ABSORBING CHARGE CAP AND EXPLOSIVE FORCE CONCENTRATION AND VIBRATION NOISE BLASTING METHOD}

본 발명은 폭약 발파 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폭약 발파 시 주변에 위치한 건물 및 구조물, 보안물건, 사람 등에 미치는 진동과 소음 그리고 균열 등을 대폭 감소시켜 발파공해를 최소화하는 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치 및 발파 방법에 관한 것이다.

이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.

주지하다시피 급격한 산업사회의 발달로 도시의 인구밀집, 토지가격 상승, 주거공간의 확보문제, 그에 따른 차량증가 주차 교통문제, 생활편의 근린시설 확보 등의 필요에 의해 토목 건축공사가 시행되어야 했고 그에 따라 발파작업이 필연적으로 시행되고 있다.

발파(發破:blasting)란 지하 공간 개발, 지하철, 도로, 토목건축 공사장, 광산 등에서 암석이나 콘크리트 등 물체를 파쇄하는 것으로 암반에 또는 구조물에 천공을 하여 폭약과 뇌관을 넣어 기폭하여 폭발력으로 암석이나 구조물 등을 깨트리는 것으로 반드시 진동, 균열, 소음, 비산, 분진 등의 건설공해가 발생한다.

위와 같은 발파공해를 최소화하기 위해 종래에 사용되는 전색의 재료는 흙이나, 모래, 잔자갈 등을 사용하여 전색이 부실하거나 공이 막혀 자주 공발(폭발이 공밖으로 분출하는 현상)을 일으켜 폭음, 비산 등으로 안전사고, 물건파괴를 발생시키고 있다.

또한 진동, 소음, 균열 문제로 조절제어발파 공법을 적용하게 되는데 전통적 조절제어발파공법은 크게 4가지로 구분할 수 있는데 다음과 같은 한계가 있다.

프리스 프리팅(Pres plitting)은 절단면을 확보하는 선균열 파쇄공법으로 선균열시 진동폭음이 크고 암질이 불규칙할 때 효과에 확실성이 적다.

라인 드릴링(Line Drilling)천공비가 많이 소모됨은 물론진동 제어효과가 적고 천공숙련도가 있어야 한다.

스므스 블라스팅(Smooth Blasting)은 암질이 불균질 하거나 풍화암 일때 적용성이 적고 천공숙련도가 있어야하며 터널에 주로 적용하며 노천에서는 소음진동의 우려로 대체로 사용하지 않는다.

쿠션블라스팅(Cushion Blasting)은 쿠션 발파공이 점화되기 전에 주발파공이 점화되어야하고 프리스 프리팅과 결합없이는 코너에서 적용성이 제한되는 문제점이 있다.

이와 같이 종래의 발파기술은 진동발생 억제방법이 소극적이고, 발파진동의 전파방향을 선택적으로 제어할 수 있는 방법이 없고 또한 그 대안으로 발전한 기계식굴착법과 브레이커, 할암기 등은 시공성과 경제성 저하로 시간과 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 출원인에 의해 특허받은 등록특허 제10-0450056호가 있다.

상기 특허문헌은 길이방향으로 길게 형성되어 필요한 만큼 절단하여 사용하게 되며, 일측에는 외부와 통하게 개구부가 형성된 하우징; 상기 개구부의 상하부에 끼워지며, 천공내의 장약 전색을 용이하게 하는 동시에 상하에서 방출하는 충격에너지를 감소시키는 마개; 상기 마개의 상하 내측 개구부에 끼워지는 폭약; 상기 폭약과 폭약의 사이 개구부에 끼워지며, 순폭거리를 이용하여 장약장을 길게 하는 동시에 발파응력 투사면적을 확장시키는 스페이서;로 구성되는 폭약 발파장치이며, 발파폭발력의 면적 확대가 불가능하여 발파성능이 약한 단점이 있다.

등록특허 제10-0450056호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 방진 주름캡의 개방부로 폭발에너지를 집중시키는 한편 반대쪽에서 진동을 줄여 보안물건과 사람을 보호하고 방진 주름캡을 이용한 시간차 연소를 통해 진동소음을 감소하는 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치 및 이를 이용한 폭발력 집중과 진동소음교란 발파 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 급결형 전색을 이용하여 빠른 밀폐성을 확보함으로써 작업 시간을 단축하고 폭발에너지의 집중시키려는데 있다.

본 발명에 의한 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치는, 일렬로 배열되는 전폭약 및 하나 이상의 폭약과; 상기 전폭약과 폭약 사이에 개재되며 순폭거리를 이용하여 장약장을 길게 하는 동시에 발파응력 투사면적을 확장시키는 스페이서와; 상기 폭약의 끝에 일렬로 배치되어 밀폐하는 전색과; 상기 전폭약과 폭약과 스페이서 및 급결형 전색의 둘레부를 감싸 지지하며, 상기 전폭약과 폭약에 의한 폭발에너지를 집중시키기 위한 개방부를 구비하는 방진 주름캡을 포함하여 발파공 안에 삽입된 후 전색으로 밀폐되어 사용되며, 상기 방진 주름캡은 내주면이 일직선형이면서 외주면이 내주면을 기준으로 하여 두께가 다른 요부와 철부가 길이방향을 따라 교대로 반복 형성되는 주름형이면서 암반과 다른 진동속도의 이종매질(異種媒質)을 재질로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치 및 이를 이용한 폭발력 집중과 진동소음교란 발파 방법에 의하면, 폭약 폭발시 폭발력을 파쇄 방향(자유면)으로 용이하게 집중시켜 효과적인 발파를 할 수 있으면서 주변에 위치한 보안물건, 건물, 구조물, 사람, 가축 등에 미치는 진동과 소음 그리고 균열을 대폭 감소시켜 발파공해를 최소화할 수 있고, 방진 주름캡과 스페이서의 요철 구조를 통해 연소시간에 시간차를 줌으로써 진동소음을 줄이는 효과가 있다.

그리고, 급결형 전색을 통해 밀폐 효과를 극대화하여 발파 효율도 높이고 시공성과 경제성을 향상하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치의 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치의 결합 상태 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치에 적용된 방진 주름캡이 판형인 예를 보인 도면.
도 4는 본 발명에 의한 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치의 설치 상태도.
도 5는 본 발명에 의한 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치를 이용한 발파 패턴의 예시도로서 터널 발파를 위한 패턴 및 설치 상태도.
도 6은 도 5의 패턴 중 일 열의 평면도.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1과 도 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치(100)는, 전폭약(10)과 하나 이상의 폭약(20), 전폭약(10)과 폭약(20) 사이에 개재되는 스페이서(30), 전폭약(10)과 스페이서(30)와 폭약(20)의 둘레부를 감싸 지지하며 폭발에너지가 집중되도록 하는 개방부(51)를 갖는 방진 주름캡(50)을 포함하며, 발파공 안에 삽입된 후 급결형 전색(40)으로 밀폐 지지되어 사용된다.

전폭약(10)은 폭약(20)은 발파 분야에서 공지된 것으로, 전폭약(10)은 뇌관(전기식 뇌관, 비전기식 뇌관 또는 전자뇌관)(11)이 설치되어 그 폭발로 폭약(20)을 폭발시키는 것이고 이 때, 뇌관(11)과 연결되는 뇌관선은 방진 주름캡(50)의 개방부(51)를 통해 배선되거나 방진 주름캡(50)의 약실 안에서 스페이서(30)와 폭약(20)과 급결형 전색(40)을 통과하도록 배선되어 지상으로 배선될 수 있으며, 한편 폭약(20)은 전폭약(10)의 폭발에 의해 폭발하고 스페이서(30)를 통해 전폭약(10)과 이격된다.

스페이서(spacer)(30)는 전폭약(10)과 폭약(20)의 사이에 개재, 즉, 방진 주름캡(50)의 내부에 장약공의 공저에서부터 전폭약(10) - 스페이서(30) - 폭약(30)이 일렬로 배열되는 것이며 폭발을 완충시켜주고 장약장의 길이도 조절 즉 장약장을 길게 하여 발파응력 투사면적을 조절(넓게 확장)하는 역할을 한다.

본 발명은 스페이서(30)와 폭약(20)이 각각 1개씩인 것도 가능하고, 암질의 조건에 맞춰 순폭을 위한 기폭거리를 유지하는 전제 하에 2개 이상이 교대로 반복되어 폭발력의 진동 교란을 조절할 수 있다.

스페이서(30)는 상하 길이방향을 따라 동일한 두께이면서 골부(31)와 산부(32)의 요철형(주름형)으로 이루어지며, 골부(31)와 산부(32)가 길이방향을 따라 교대로 반복한다.

이 구성을 통해 수축과 팽창되면서 쿠션의 기능을 함으로써 진동소음의 교란을 통해 진동소음을 줄일 수 있다.

급결형 전색(40)은 발파공의 밀폐를 위한 모래와 시멘트를 주재료로 하고 신속한 응결을 위한 급결제가 첨가되고 재료의 혼합을 위하여 물이 혼합될 수 있으며 방진 주름캡(50)의 뒤쪽에서 방진 주름캡(50)의 조립체{전폭약(10), 스페이서(30), 폭약(20) 및 방진 주름캡(50)의 조립체}를 지지함과 아울러 발파공의 입구를 밀폐한다.

급결형 전색(40)은 모래와 시멘트가 중량 기준 1 : 1의 비율로 혼합되고 상기 시멘트 100중량부에 대하여 80~120중량부의 급결제가 혼합되어 응결 시간을 조절한다.

급결제는 시멘트의 응결을 위해 사용되는 공지의 모든 제품이 사용 가능하고 예를 들어 염화칼슘, 탄산나트륨 등이 있다.

물은 모래와 시멘트와 급결제의 혼합과 응결시간 조절을 위하여 사용되며 작업성(workability)과 응결시간에 맞춰 자유로운 양으로 혼합되고 그 혼합비율은 예를 들어 모래와 시멘트의 혼합물 100중량부에 대해 5~30중량부이다.

이상의 조성으로 이루어지는 급결형 전색(40)은 상기 재료들을 혼합하여 발파공의 입구를 밀폐하며, 별도의 패킹(packing)없이 상기 발파공 안에 주입된 후 응결되어 사용되거나 별도의 캡슐 등으로 패킹(packing)되어 상기 캡슐을 지상에서 발파공 안에 삽입 사용된다.

방진 주름캡(50)은 전폭약(10)과 스페이서(30)와 폭약(20)의 둘레부를 감싸 지지하는 기능, 개방부(51)를 통해 폭발에너지를 집중시켜 발파의 효율성 향상과 진동소음 저감의 기능을 한다.

즉, 방진 주름캡(50)은 전폭약(10) 등 모든 자재가 삽입되는 공간인 장약실을 갖는 관형, 도 3에서 보이는 것처럼, 관형의 장약실이 갖추어지지 않지만 전폭약(10) 등 모든 자재를 감싸는 판형 모두 상기 2가지의 기능을 한다. 단 후자의 판형인 경우 전폭약(10) 등 모든 자재를 감싸 지지하는 것을 유지하기 위하여 개방부(51) 양쪽에 지지되는 테이프(54) 등이 사용된다.

방진 주름캡(50)은 가장 아래에 배치되는 전폭약(10)이 빠지지 않도록 하단부가 마감(예를 들어 마감캡 결합)될 수 있다.

방진 주름캡(50)은 내주면이 일직선이면서 외주면이 내주면을 기준으로 하여 거리(두께)가 다른 요부(52)와 철부(53)의 요철형(주름형)으로 이루어지며, 요부(52)와 철부(53)가 길이방향을 따라 교대로 반복 형성된다.

이 구성을 통해 연소의 시간차를 형성 즉 요부(52)가 먼저 연소되고 철부(53)가 나중에 연소되는 시간차를 형성함으로써 진동소음의 교란을 통해 진동소음을 줄일 수 있다.

방진 주름캡(50)은 암반과 다른 진동속도의 이종매질(異種媒質) 재료로서 재질은 밀도 또는 강도가 암반보다 낮은 내정전 플라스틱이 바람직하며 폭약 기폭 시 여하히 미시적으로 진동전파 속도를 교란방해 할 수 있는 재료를 말한다.

본 발명에 의한 폭약 발파 장치(100)는 도 4에서 보이는 것처럼, 방진 주름캡(50)의 개방부(51)가 보안건물(주택과 아파트 주거지 건물 등)의 반대쪽에 위치하도록 배치되며, 자세한 설명은 하기의 발파 패턴 및 설치 공정을 통해 확인된다.

본 발명에 의한 폭약 발파 장치(100)는 현장 조건(천공경, 천공장, 장약제원, 암질과 지형조건, 보안물건 조건 등)에 따라 그 규격, 크기 및 재질 등이 다양하게 변경 사용될 수 있다.

본 발명에 의한 폭약 발파 장치를 이용한 폭발력 집중과 진동소음교란 발파 방법 및 작용은 다음과 같다.

발파공(장약공 또는 장약공과 무장약공의 조합 모두 가능) 천공 - 폭약 발파 장치 설치 - 폭발의 공정으로 이루어지며, 이하에서는 발파공 천공 등 기존과 동일한 기술에 대해서는 설명을 생략하고 본 발명에 의해 신규한 기술만을 구체적으로 설명한다.

1. 발파공 천공.

도 5는 터널 발파를 위한 패턴도로서 심발공(60), 심발공(60) 주변의 장약공(61), 외곽공(62)을 발파공으로 하며, 심발공(60)과 장약공(610) 및 외곽공(62)은 그 천공경이 전폭약(10)과 폭약(20) 약경의 1.5배 정도이다.

2. 폭약 발파 장치 설치.

상기 발파공에 본 발명의 폭약 발파 장치(100)를 삽입 설치하고 뇌관선을 결선한다.

이 때, 모든 발파공(60,61,62) 안에 삽입되는 폭약 발파 장치(100)를 방진 주름캡(50)의 개방부(51)가 보안건물의 반대쪽에 위치되도록 하여 심발부를 향하도록 설치하며, 이는 진동파(탄성파), 소음 및 균열을 감소시키기 위해 폭발력을 파쇄방향에 집중하기 위함이고, 따라서, 발파시 보안물건, 구조물, 사람에게 미치는 발파진동 소음 균열 등의 건설공해 영향을 최소화한다.

3. 발파.

뇌관(11)을 제어하여 전폭약(10)을 폭발시키면 전폭약(10)의 폭발로 폭약(20)이 폭발하여 암반을 파쇄한다.

구체적으로 설명하면, 급결형 전색(40)으로 밀폐된 발파공 내에서는 스페이서(30), 방진 주름캡(50)이 요철형 구조를 통해 순간적 시간차로 폭굉 연소하며 암반을 파쇄하기 직전까지 방진 주름캡(50)이 충격파를 개방부(51) 방향으로 방출하면서 이종매질의 특성으로 진동교란 제어역할을 하게 된다. 폭발 폭굉시 방진 주름캡(50)은 산화되어 잔유물을 남기지 않아 환경적 오염 요인이 없다.

본 발명은 폭원과 구조물 사이에 단층이 존재하거나 토사 풍화암 등 절리가 발달한 저밀도 암반으로 진동이 전파될 때 요철형의 방진 주름캡(50)을 통해 그 진동속도가 교란되어 현저히 감소하며, 방진 주름캡(50) 내부에 있는 스페이서(30)를 통해 발파폭발력을 완충시켜 진동소음을 줄이게 되므로 원거리에서 전달받는 진동의 크기를 약화시키게 된다.

또한 노천발파에서 주름형의 스페이서(30)는 전폭약(10)과 폭약(20)의 사이를 순폭도 30%정도의 간격으로 띄워줌으로써 장약장을 길게 하여 폭발응력의 투사면적을 신축적으로 확대하여 발파암의 고른 파쇄를 유도하고 폭약소모량을 감소시킨다.

10 : 전폭약, 11 : 뇌관
20 : 폭약, 30 : 스페이서
31 : 골부, 32 : 산부
40 : 급결형 전색, 50 : 방진 주름캡
51 : 개방부, 52 : 요부
53 : 철부,

Claims (4)

1. 일렬로 배열되는 전폭약(10) 및 하나 이상의 폭약(20)과;
   상기 전폭약과 폭약 사이에 개재되며 장약장의 길이를 조절하는 동시에 발파응력 투사면적을 확장시키는 스페이서(30)와;
   상기 전폭약과 폭약 및 스페이서의 둘레부를 감싸 지지하며, 상기 전폭약과 폭약에 의한 폭발에너지를 집중시키기 위한 개방부(51)를 구비하고 암반과 다른 진동속도의 이종매질(異種媒質)을 재질로 하는 방진 주름캡(50)을 포함하여 발파공 안에 삽입된 후 전색으로 밀폐되어 사용되며,
   상기 방진 주름캡은 내주면이 일직선형이면서 외주면이 내주면을 기준으로 하여 두께가 다른 요부와 철부가 길이방향을 따라 교대로 반복 형성되어 상기 요부가 먼저 연소되고 상기 철부가 나중에 연소되는 시간차를 형성함으로써 교란을 통해 진동소음을 줄이고,
   상기 스페이서는 상하 길이방향을 따라 골부와 산부가 교대로 반복 형성되는 주름형으로 이루어져 수축과 팽창되면서 쿠션의 기능을 함으로써 교란을 통해 진동소음을 줄이는 것을 특징으로 하는 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 전색은 모래와 시멘트가 중량 기준 1 : 1의 비율로 혼합되고, 상기 시멘트 100중량부에 대하여 급결제가 80~120중량부 혼합되는 급결형 전색인 것을 특징으로 하는 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치.
4. 발파공을 천공하는 제1단계와;
   상기 발파공에 청구항 1에 의한 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치를 설치하고 뇌관선을 결선한 후 상기 발파공의 입구를 전색으로 밀폐하는 제2단계와;
   상기 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치의 뇌관을 제어하여 발파하는 제3단계를 포함하고,
   상기 제2단계의 상기 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치의 방진 주름캡은 그 개방부가 보안물건의 반대쪽에 위치되도록 하여 심발부를 향하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 방진 주름캡을 이용한 폭약 발파 장치를 포함하는 폭발력 집중과 진동소음교란 발파 방법.
   
   
   
   

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