KR102123458B1 - 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법에 관한 것으로, 암석(10)에 적어도 하나 이상의 천공(11)을 형성하는 천공형성단계; 상기 천공(11)에 편심슬롯장치(100,300)를 삽입하여 내벽에 슬롯을 형성하는 슬롯형성단계 및 상기 천공(11)에 암반절개장치(200)를 삽입하여 내벽에 유체를 분사하여 살기 슬롯을 따라 균열을 유도하는 슬롯균열단계를 포함하되, 상기 편심슬롯장치(100,300)의 슬롯형성부(120,320)가 내측 및 외측으로 가변되도록 형성됨으로써 물리적으로 암석에 슬롯을 형성할 수 있도록 제공할 수 있는 암반절개공법이다.
Description
본 발명은 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법에 관한 것으로, 암반에 천공을 형성하고, 형성된 천공에 슬롯을 형성하고 슬롯을 따라 균열을 유도하도록 이루어지는 암반절개공법에 관한 것이다.
기존 터널이나 지하갱도의 굴진, 지하철 건설, 도로의 설계나 확장, 광물자원의 채취 등의 목적을 위해 견고한 암반을 절개하여 부서진 암석괴를 배출시키는 다양한 암반파쇄공법이 개시되어 있다.
종래에는 암반파쇄공법 중 발파공법이 많이 사용되었으며, 상기 발파공법은 암반 상에 발파공을 형성한 이후에 폭약을 삽입하여 직접 암반을 파쇄하는 공법이다. 이때 기존의 상기 발파공법은 발파설계의 과정 없이 숙련공의 경험이나 기량에 의존하는 경향이 강했으며, 대발파 후의 상황에 따라 소발파가 이루어지는 방식으로 이루어져, 주거지역과 인접한 곳에서의 사용이 어려웠음과 더불어 정밀한 파쇄가 이루어지지 않는 단점이 있었다.
위와 같은 단점을 해결하기 위해 스무스 발파(Smooth Blasting), 라인드릴링(Line Drilling), 선균열발파(Pre-Splitting) 및 쿠션발파(Cushion Blasting) 등의 발파 공법들이 고안되었으나, 기존 폭약을 통한 발파방식에서 나타나는 문제점이 효과적으로 제거되지 못하였다.
이에 따라 현재는 무진동 굴착공법이 개발되어 1차적으로 현장에 천공장비로 천공을 한 다음, 플라즈마나 유압을 통해 사전 균열을 유도하고, 최종적으로 브레이커를 이용하여 암반을 파쇄하는 방법이 많이 사용되고 있다.
아울러 이와 같은 무진동 굴착공법으로 한국등록특허공보 제10-1710476호("수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커", 2017.03.14. 공고), 한국등록특허공보 제10-1710477호("수압을 이용하여 암반절개를 위한 실린더형 패커", 2017.03.14. 공고) 및 한국등록특허공보 제10-1847085호("슬롯을 이용한 수압 암반절개 공법", 2018.04.10. 공고)가 개시되어 있다.
이 중 한국등록특허공보 제10-1847085호에서는 생성된 천공에, 슬롯을 형성하는 단계와 슬롯을 균열하는 단계를 포함하여 수압을 통해 암반을 절개하는 공법이 기재되어 있다. 다만, 상기한 기술은 슬롯 형성단계에서 홈 형성기구인 워터젯이라는 것을 사용하여 슬롯을 형상하도록 제공되는데, 상기 워터젯은 초고압 유체를 통해 홈을 형성함에 따라 원하는 수준의 슬롯을 형성하기 위해서는 오랜 시간이 걸릴 수 밖에 없는 문제점이 있었다. 아울러 암반에 형성된 천공은 일정한 직경을 가짐에 따라, 종래에는 물리적인 절단 기구를 통해 천공 내 깊은 구역까지 슬롯을 형성하기가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 천공 내에 인입할 수 있도록 블레이드가 편심된 편심슬롯장치를 이용하여 천공 내의 벽면에 슬롯을 형성하도록 이루어지는 암반절개공법에 관한 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법은, 암석에 적어도 하나 이상의 천공을 형성하는 천공형성단계, 상기 천공에 편심슬롯장치를 삽입하여 내벽에 슬롯을 형성하는 슬롯형성단계 및 상기 천공에 암반절개장치를 삽입하여 내벽에 유체를 분사하여 상기 슬롯을 따라 균열을 유도하는 슬롯균열단계를 포함하며, 상기 편심슬롯장치는, 천공으로 삽입 시에는 장치몸체의 내측에 슬롯형성부가 배치되되, 상기 천공 내 설정된 위치에 도달하면 상기 장치몸체의 외측으로 상기 슬롯형성부의 블레이드가 돌출되도록 이루어질 수 있다.
아울러 상기 편심슬롯장치는, 상하로 길이가 형성된 주축, 상기 주축의 하단에 결합되는 슬롯형성부 및 상기 주축 상에 결합되는 장치몸체를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때 상기 편심슬롯장치는, 상기 장치몸체가 천공 내에 고정되도록, 상기 장치몸체 상에 형성되어 외측 방향으로 가압하는 고정부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 상기 슬롯형성부는, 상기 주축의 하단과 결합되되 방사형으로 배치되는 복수의 블레이드, 상기 주축의 하단과 결합되되 상기 블레이드의 상측에 배치되는 회전몸체 및 상기 회전몸체 상에 형성되되 하측으로 돌출되는 돌출부를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 상기 복수의 돌출부는 상기 복수의 블레이드의 일측에 각각 구비되어, 회전 시에 하나의 돌출부가 하나의 블레이드의 일측 단부를 지지하되, 정지 시에 하나의 돌출부가 다른 하나의 블레이드의 타측 단부를 지지하도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 편심슬롯장치는, 상기 주축의 외측과 상기 장치몸체의 내측 사이에 배치되는 적어도 하나 이상의 편심조절부를 더 포함하며, 상기 편심조절부가 회전하여 상기 장치몸체 내 주축의 위치가 가변되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 편심조절부는, 내부 중공부에 상기 주축이 배치되는 제1편심조절부 및 내부 중공부에 상기 제1편심조절부가 배치되는 제2편심조절부를 포함하되, 상기 제1편심조절부 및 제2편심조절부 각각의 중공부는 중심에서 일측으로 편심된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명의 암반절개장치는, 외부로부터 유체가 주입되는 상부몸체, 상기 상부몸체로부터 하측으로 이격 배치된 중간몸체 및 상기 중간몸체로부터 하측으로 이격 배치된 하부몸체를 포함하여 이루어지며, 상기 상부몸체 및 중간몸체 사이와, 상기 중간몸체 및 하부몸체 사이에는 각각 패커가 결합되도록 이루어질 수 있다.
또한 상기 암반절개장치는 상기 중간몸체 또는 하부몸체에는 외측으로 유체를 분사하는 분사구가 형성되되, 상기 패커는 유체가 주입되면 외측으로 확장되도록 이루어지며, 상기 상부몸체에는 상기 분사구로 유체를 공급하는 제1유로 및 상기 패커로 유체를 공급하는 제2유로가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 제1유로 및 제2유로로 각각 유체를 공급하도록 동력을 전달하는 한 쌍의 펌프를 더 포함하여 이루어지되, 상기 제1유로 및 제2유로 상에는, 각각 유로 상의 유체의 압력을 조절하는 압력조절밸브, 유체의 역류를 방지하는 체크밸브 및 유체의 공급량을 조절하는 제어밸브가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법은, 편심슬롯장치가 천공 내에 인입시에는 블레이드가 몸체의 외측으로 돌출되지 않도록 형성되되, 슬롯 형성 위치에서는 외측으로 돌출되도록 편심됨에 따라, 기존 대비 보다 빠른 시간에 천공 내에 원하는 수준의 슬롯을 형성할 수 있도록 제공할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 작업 시간이 대폭 단축됨과 더불어 유체가 없이도 슬롯을 형성할 수 있어 보다 효율적이면서도 에너지를 절약할 수 있는 공법을 제공할 수 있다.
아울러 본 발명의 편심슬롯장치는 천공의 상부에서 몸체 내측으로 블레이드가 배치되고, 작업이 이루어지는 천공의 하부에서는 몸체 외측으로 블레이드가 배치될 수 있도록 하는 구조가 형성됨에 따라, 천공의 깊은 위치까지도 용이하게 슬롯을 형성하도록 제공되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명인 암반절개공법의 과정을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명인 편심슬롯장치의 일 실시예에 따른 정면도.
도 3은 본 발명인 편심슬롯장치의 일 실시예에 따른 저면도 및 작동예시도.
도 4는 본 발명인 암반절개공법의 다른 실시예에 따른 편심슬롯장치를 이용한 슬롯 형성 단계를 개략적으로 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명인 편심슬롯장치의 다른 실시예에 따른 정단면도.
도 7 및 도 8은 본 발명인 편심슬롯장치의 다른 실시예에 따른 평면도.
도 9는 본 발명인 암반절개장치의 일 실시예에 따른 사시도.
도 10은 본 발명인 암반절개장치로 유체를 주입하는 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명인 편심슬롯장치의 일 실시예에 따른 정면도.
도 3은 본 발명인 편심슬롯장치의 일 실시예에 따른 저면도 및 작동예시도.
도 4는 본 발명인 암반절개공법의 다른 실시예에 따른 편심슬롯장치를 이용한 슬롯 형성 단계를 개략적으로 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명인 편심슬롯장치의 다른 실시예에 따른 정단면도.
도 7 및 도 8은 본 발명인 편심슬롯장치의 다른 실시예에 따른 평면도.
도 9는 본 발명인 암반절개장치의 일 실시예에 따른 사시도.
도 10은 본 발명인 암반절개장치로 유체를 주입하는 시스템을 도시한 구성도.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 암반절개공법의 일 실시예에 관한 것으로, 도 1은 암반절개공법 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 암반절개공법은, 암석(10)에 적어도 하나 이상의 천공(11)을 형성하는 천공형성단계, 상기 천공(11)에 편심슬롯장치(100)를 삽입하여 내벽에 슬롯을 형성하는 슬롯형성단계 및 상기 천공(11)에 암반절개장치(200)를 삽입하여 내벽에 유체를 분사하여 살기 슬롯을 따라 균열을 유도하는 슬롯균열단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때 상기 천공형성단계는, 상기 암석(10)의 표면과 수직되는 깊이 방향으로 천공(11)을 형성하도록 이루어질 수 있으며, 기존 보링(Boring) 장치를 이용하여 하나 또는 복수의 천공(11)을 형성하도록 이루어질 수 있다. 이때 상기 천공(11)은 깊이방향(수직방향)을 따라 일정한 직경으로 이루어질 수 있다.
이어 상기 슬롯형성단계는, 상기 천공(11)에 편심슬롯장치(100)가 삽입되어 모터(M)와 연결된 주축(110) 및 상기 주축(110)과 연결된 슬롯형성부(120)를 이용하여 상기 천공(11)의 내벽에 슬롯이 형성되도록 이루어질 수 있다. 이때 상기 주축(110)은 수직방향인 상하방향으로 길이가 형성될 수 있으며, 상기 슬롯형성부(120)는 상기 축(110)의 하단 또는 몸체 상에 형성되어 블레이가 회전하여 내벽 상에 슬롯이 형성되도록 이루어질 수 있다.
그리고 상기 슬롯균열단계는, 상기 슬롯형성단계에서 형성된 슬롯을 따라 균열을 유도하도록 하는 암반절개장치(200)를 상기 천공(11)에 삽입할 수 있으며, 상기 암반절개장치(200)는 분사구(210)가 형성되어 상기 천공(11)의 내벽을 향해 유체를 분사하도록 이루어질 수 있다. 이때 상기 유체는 초고압의 물이나 공기 등으로 이루어질 수 있으며, 천공 내벽에 형성된 슬롯을 따라 균열이 이루어져 암반이 보다 빠르게 절개되도록 한다.
이때 상기 슬롯형성단계 및 슬롯균열단계에서 사용되는 편심슬롯장치(100) 및 암반절개장치(200)는 상기 천공(11)의 직경보다 작은 직경을 가져 삽입될 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 상기 편심슬롯장치(100) 및 암반절개장치(200)에 대해서 보다 상세히 설명하자면 다음과 같다.
도 2 및 도 3은 편심슬롯장치의 일 실시예에 관한 것으로, 도 2는 편심슬롯장치의 정면도를, 도 3은 편심슬롯장치의 저면도 및 작동예시도를 각각 나타낸다.
먼저 도 2를 참조하면, 앞서 기재한 바와 같이 상기 편심슬롯장치(100)는 상하로 길이가 형성된 주축(110)과 상기 주축(110)의 하단에 형성된 슬롯형성부(120)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때 상기 슬롯형성부(120)는 블레이드가 형성되어 주축(110)의 구동에 따라 회전하여 천공의 내벽에 슬롯을 형성하도록 이루어질 수 있다.
그리고 상기 편심슬롯장치(100)는 상기 주축(110) 상에 형성되는 고정부(130) 및 장치몸체(140)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이때 상기 고정부(130)는 상기 장치몸체(140) 상에 형성되어 외측으로 가압할 수 있도록 이루어질 수 있으며, 외측으로 가압되는 방법은 종래에 사용된 바와 같이 피스톤을 통해 가압되거나, 후술되는 암반절개장치의 패커와 같이 수압에 의해 고무가 부풀어 가압되는 등 여러 방법을 통해 이루어질 수 있다. 그리고 상기 고정부(130) 및 장치몸체(140)는 상하로 복수가 배치되도록 이루어질 수 있다.
이어 도 3을 참조하여 상기 슬롯형성부(120)에 대해서 보다 상세히 설명하자면 다음과 같다. 상기 슬롯형성부(120)는, 상기 주축(110)의 하단 또는 하면을 따라 배치된 복수의 블레이드(121)를 포함할 수 있으며, 상기 주축(110)의 하단 상에 결합되는 회전몸체(122)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고 상기 회전몸체(122)는 상기 복수의 블레이드(121) 보다 상측에 배치되되, 상기 회전몸체(122) 및 복수의 블레이드(121)는 주축(110)이 회전되면 함께 회전되도록 이루어질 수 있다. 이때 상기 회전몸체(122)에는 상기 복수의 블레이드(121)를 향해 하측으로 돌출된 돌출부(123)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 돌출부(123)는 도 3-(a) 및 도 3-(b)에서 각각 도시된 바와 같이, 상기 블레이드(121)가 접히거나 펼쳐지는 것에 따라 다른 기능을 가지도록 형성될 수 있다. 이를 보다 명확히 설명하자면, 상기 복수의 블레이드(121)는 상기 주축(110)과 연결됨에 따라 함께 회전하기도 하지만, 상기 주축(110)의 저면에 형성된 별도의 고정구를 중심으로 회전가능하도록 이루어질 수 있다. 그리고 상기 돌출부(123)는 복수로 이루어져 상기 복수의 블레이드(121)의 일측 상에 각각 배치되도록 이루어질 수 있다. 이에 따라 도 3-(a) 상에서 반시계 방향으로 주축(110)이 회전하면 상기 복수의 블레이드(121)는 펼쳐진 형태로 이루어질 수 있으며, 하나의 돌출부(123)가 펼쳐진 상태의 인접한 하나의 블레이드(121)의 시계방향 하부 일단을 지지하도록 배치됨에 따라, 일정한 반경이 유지되도록 할 수 있다. 이때 상기 고정구는 상기 주축(121)의 중심보다 편심되도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
아울러 상기 주축(110)이 반대방향으로 소정 시간동안 회전하게 되면 도 3-(b)와 같은 형태로 복수의 블레이드(121)가 접히도록 이루어질 수 있으며, 이때 상기 복수의 돌출부(123)는 인접한 다른 하나의 블레이드(121)의 상단 타단을 지지하도록 이루어질 수 있다. 이에 작업자는 천공 상에 편심슬롯장치를 삽입 시에는 도 3-(b)와 같은 형태로 이루어지도록 하여 상기 장치몸체(140)의 직경의 내측에 상기 복수의 블레이드(121)가 배치되도록 형성될 수 있으며, 슬롯을 가공하고자 하는 위치에 편심슬롯장치가 도달되면 상기 복수의 블레이드(121)가 3-(a)처럼 펼쳐져 상기 장치몸체(140)의 직경보다 크게 펼쳐지도록 하여 슬롯 가공이 이루어지도록 한다.
도 4 내지 도 8은 편심슬롯장치의 다른 실시예에 관한 것으로, 도 4는 편심슬롯장치를 이용한 슬롯형성단계를 개략적으로 도시한 도면을, 도 5 및 도 6은 편심슬롯장치의 정단면도를, 도 7 및 도 8은 편심슬롯장치의 평면도를 각각 나타낸다.
먼저 도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 본 발명의 편심슬롯장치(300)는, 앞서 슬롯형성부(320)가 편심되는 것과 더불어 주축(310)이 편심됨에 따라 블레이드가 장치몸체의 내측 및 외측에 배치되는 것을 조절하도록 제공될 수 있다. 물론 본 발명은 슬롯형성부(320)는 주축(310)의 중심을 향해 블레이드가 형성되되, 상기 주축(310)이 편심되어 조절하도록 이루어지는 것도 포함할 수 있다.
도 4-(a) 내지 도 4-(c)에서 도시된 바와 같이 상기 편심슬롯장치(300)는 천공으로 삽입 시에는 상기 슬롯형성부(320)의 블레이드가 장치몸체의 내측으로 배치되도록 이루어질 수 있으며, 일정한 위치에 도달하면 상기 주축(310)이 일측으로 편심됨에 따라 상기 슬롯형성부(320)의 블레이드가 외측으로 돌출되어 슬롯가공이 이루어지도록 형성될 수 있다.
도 5를 참조하여 상기 편심슬롯장치(300)를 보다 상세히 설명하자면, 상기 편심슬롯장치(300)는 상하로 길이가 형성된 주축(310), 상기 주축(310)의 하단에 결합되는 슬롯형성부(320), 상기 주축(310)의 외측에 이격 배치되는 장치몸체(340) 및 상기 주축(310)의 외측과 상기 장치몸체(340)의 내측 사이에 배치되는 적어도 하나 이상의 편심조절부를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때 상기 편심조절부는 제1편심조절부(331) 및 제2편심조절부(332)를 포함하여 복수로 이루어질 수 있다.
이어 도 6을 참조하면, 본 발명은 상기 편심슬롯장치(300)의 주축(310)의 편심을 조절하는 적어도 하나 이상의 조절장치를 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 조절장치는 제1조절장치(410) 및 제2조절장치(420)를 포함하여 복수로 이루어질 수도 있다. 이때 상기 제1조절장치(410) 및 제2조절장치(420)는 상기 제1편심조절부(331) 및 제2조절부(332)를 회전시키도록 구비되어 상기 주축(310)의 편심을 조절하도록 제공될 수 있다.
그리고 상기 제1조절장치(410)는 상기 제1편심조절부(331)를 관통하여 주축(310)과 맞닿아 함께 이동하도록 제공될 수 있으며, 상기 제2조절장치(420)는 상기 제2편심조절부(332)를 관통하여 제1편심조절부(331)와 맞닿아 함께 이동할수록 제공될 수 있다. 그리고 상기 제1조절장치(410) 및 제2조절장치(420)는 삽입폭에 따라서 상기 제1편심조절부(331) 및 제2편심조절부(332)의 고정도 이루어지도록 제공될 수 있다. 아울러 본 발명은, 도시하지는 않았으나 상기 장치몸체(340)와 상기 제2편심조절부(332)를 연결하는 제3조절장치를 더 포함할 수도 있으며, 상기 편심조절부가 3개 이상의 복수로 이루어지는 경우에는 조절장치도 더 많은 수로 구비될 수도 있다.
도 7 및 도 8에서 도시된 편심슬롯장치(300)의 평면도를 참조하여 이를 부가 설명하자면 다음과 같다.
본 발명은 상기 제1편심조절부(331)는 원통형으로 이루어질 수 있으며, 상기 제1편심조절부(331) 상에서 상기 주축(310)은 원의 중심으로부터 일측으로 편심되도록 배치될 수 있다. 이에 따라 본 발명은 도 7-(a) 및 7-(b)에서 도시된 바와 같이, 상기 제1편심조절부(331)가 회전하면 상기 주축(310)은 원통형의 장치몸체(340)의 중심으로부터 외측으로 이동하도록 이루어질 수 있다.
아울러 상기 제2편심조절부(332) 또한 원통형으로 이루어질 수 있으며, 상기 제2편심조절부(332) 상에서 상기 제1편심조절부(331)도 원의 중심으로부터 외측으로 편심되도록 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 제2편심조절부(332)의 조절에 따라서 천공에 슬롯을 내는 위치를 가변하도록 제공될 수 있다.
그리고 도 8에서 도시된 바와 같이 상기 제1편심조절부(331) 및 제2편심조절부(332)의 회전 제어는 상기 제1조절장치(410) 및 제2조절장치(420)를 통해 이루어질 수 있다. 이때 상기 주축(310), 제1편심조절부(331) 및 제2편심조절부(332)는 서로 베어링 결합될 수 있으며, 상기 주축(310)이 상기 제1편심조절부(331) 상에서 회전이 가능하도록 제공되되, 상기 제1조절장치(410)가 깊게 삽입되면 함께 회전하도록 구비될 수 있다. 이에 따라 모터와 연결된 상기 주축(310)은 회전하여 블레이드를 구동시킬 수 있으며, 천공 내에 슬롯을 형성하도록 제공할 수 있다.
도 9 및 도 10은 암반절개장치의 일 실시예에 관한 것으로, 도 9는 암반절개장치의 사시도를, 도 10은 암반절개장치로 유체를 주입하는 시스템을 도시한 구성도를 각각 나타낸다.
먼저 도 9를 참조하면, 본 발명의 암반절개장치(200)는 앞서 기재한 바와 같이 분사구(210)를 포함하도록 이루어질 수 있으며, 천공 내 벽면 상에서 고정되는 적어도 하나 이상의 패커(220)를 더 포함하도록 이루어질 수 있다. 이때 도 9에서는 한 쌍의 패커(220)를 도시하고 있으며, 상기 패커(220)가 한 쌍으로 구비된 것을 가정하여 보다 명확히 설명한다.
상기 암반절개장치(200)는 상부몸체(230), 중간몸체(240) 및 하부몸체(250)와 그 사이사이에 배치된 한 쌍의 패커(220)로 이루어져, 상부몸체(230), 하나의 패커(220), 중간몸체(240), 다른 하나의 패커(220) 및 하부몸체(250)로 상하로 배치될 수 있다. 이때 상기 상부몸체(230)에는 제1유로(L1) 및 제2유로(L2)가 연결되어 외부에서 유체를 공급하도록 제공될 수 있다. 이때 상기 제1유로(L1)에서 공급된 유체는 상기 중간몸체(240) 또는 하부몸체(250) 상에 형성된 분사구(210)에서 분사되도록 제공될 수 있으며, 제2유로(L2)에서 공급된 유체는 상기 한 쌍의 패커(220)로 공급되어 상기 한 쌍의 패커(220)가 부풀어 벽면 상에 고정되도록 제공될 수 있다. 이때 상기 제1유로(L1)는 다중관으로 이루어져 중간몸체(240)에 형성된 분사구(210)와 하부몸체(250)에 형성된 분사구(210)에 각각 유체를 공급하도록 이루어질 수 있으며, 상기 제2유로(L2) 또한 다중관으로 이루어져 상측에 배치된 패커(220)와 하측에 배치된 패커(220) 각각에 유체를 공급하도록 이루어질 수 있다. 그리고 상기 분사구(210) 또한 복수로 형성될 수 있으며, 상기 패커(220)의 내에도 가압실린더로 유체가 분배되도록 이루어질 수 있으며, 상기 제1유로(L1) 및 제2유로(L2) 또한 다수의 분사구(210)와 패커(220) 내 다수의 유압실린더에 각각 유체를 공급하도록 내부관이 형성될 수 있다.
이어 도 10을 참조하면, 본 발명은 하나 또는 한 쌍 이상의 고압펌프(P)를 통해 유체를 공급할 수 있으며, 한 쌍의 고압펌프(P)를 통해 상기 암반절개장치(200)에 유체를 공급하는 것을 통해 유체 주입 시스템을 보다 상세히 설명한다.
하나의 고압펌프(P)는 상기 패커(220)로 유체를 분배하도록 구비될 수 있으며. 한 쌍의 패커(220)로 이루어지는 경우에는 하나의 고압펌프(P)에서 2개의 유로로 분기되어, 분기된 유로 상에 각각 압력조절밸브(V1), 체크밸브(V2) 및 제어밸브(V3)와 더불어 압력계(M)가 형성될 수 있다. 그리고 패커(220) 내에서도 유체가 분배되는 경우에는 분기된 상기 2개의 유로는 각각 다시 복수의 유로로 분기될 수 있으며, 분기된 상기 복수의 유로 상에는 제어밸브(V3)가 형성될 수 있다. 상기 제어밸브(V3)는 ON/OFF와 공급양 조절 등의 기능을 포함할 수 있으며, 상기 체크밸브(V2)는 유체가 일 방향으로 이루어지도록 역류를 방지할 수 있다.
다른 하나의 고압펌프(P)의 유로는 슬롯의 균열을 유도하도록 상기 분사구(210)에 유체를 공급할 수 있으며, 상기 다른 하나의 고압펌프(P)의 유로는 분기되어 상기 패커(220)로 유체를 공급하거나 수압을 보충할 수 있는 탱크(T) 상으로 유체를 공급하도록 제공될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 암반 11 : 천공
100 : 편심슬롯장치
110 : 주축
120 : 슬롯형성부
121 : 블레이드 122 : 회전몸체
123 : 돌출부
130 : 고정부 140 : 장치몸체
200 : 암반절개장치
210 : 분사구 220 : 패커
230 : 상부몸체 240 : 중간몸체
250 : 하부몸체
300 : 편심슬롯장치
310 : 주축 320 : 슬롯형성부
331 : 제1편심조절부 332 : 제2편심조절부
340 : 장치몸체
410 : 제1조절장치 420 : 제2조절장치
100 : 편심슬롯장치
110 : 주축
120 : 슬롯형성부
121 : 블레이드 122 : 회전몸체
123 : 돌출부
130 : 고정부 140 : 장치몸체
200 : 암반절개장치
210 : 분사구 220 : 패커
230 : 상부몸체 240 : 중간몸체
250 : 하부몸체
300 : 편심슬롯장치
310 : 주축 320 : 슬롯형성부
331 : 제1편심조절부 332 : 제2편심조절부
340 : 장치몸체
410 : 제1조절장치 420 : 제2조절장치
Claims (10)
- 암석에 적어도 하나 이상의 천공을 형성하는 천공형성단계;
상기 천공에 편심슬롯장치를 삽입하여 내벽에 슬롯을 형성하는 슬롯형성단계; 및
상기 천공에 암반절개장치를 삽입하여 내벽에 유체를 분사하여 상기 슬롯을 따라 균열을 유도하는 슬롯균열단계;
를 포함하며,
상기 편심슬롯장치는,
천공으로 삽입 시에는 장치몸체의 내측에 슬롯형성부가 배치되되,
상기 천공 내 설정된 위치에 도달하면 상기 장치몸체의 외측으로 상기 슬롯형성부의 블레이드가 돌출되고,
상기 암반절개장치는,
외부로부터 유체가 주입되는 상부몸체, 상기 상부몸체로부터 하측으로 이격 배치된 중간몸체 및 상기 중간몸체로부터 하측으로 이격 배치된 하부몸체를 포함하여 이루어지되,
상기 상부몸체 및 중간몸체 사이와, 상기 중간몸체 및 하부몸체 사이에는 각각 패커가 결합되며,
상기 중간몸체 또는 하부몸체에는 외측으로 유체를 분사하는 분사구가 형성되되,
상기 패커는 유체가 주입되면 외측으로 확장되도록 이루어지고,
상기 상부몸체에는 상기 분사구로 유체를 공급하는 제1유로 및 상기 패커로 유체를 공급하는 제2유로가 형성되며,
상기 제1유로 및 제2유로로 각각 유체를 공급하도록 동력을 전달하는 한 쌍의 펌프를 더 포함하여 이루어지되,
상기 제1유로 및 제2유로 상에는, 각각 유로 상의 유체의 압력을 조절하는 압력조절밸브, 유체의 역류를 방지하는 체크밸브 및 유체의 공급량을 조절하는 제어밸브가 형성된 것을 특징으로 하는 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법.
- 제1항에 있어서,
상기 편심슬롯장치는,
상하로 길이가 형성된 주축;
상기 주축의 하단에 결합되는 슬롯형성부; 및
상기 주축 상에 결합되는 장치몸체;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법.
- 제2항에 있어서,
상기 편심슬롯장치는,
천공 내에 고정되도록, 상기 장치몸체 상에 형성되어 외측 방향으로 가압하는 고정부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법.
- 제2항에 있어서,
상기 슬롯형성부는,
상기 주축의 하단과 결합되되 방사형으로 배치되는 복수의 블레이드, 상기 주축의 하단과 결합되되 상기 블레이드의 상측에 배치되는 회전몸체 및 상기 회전몸체 상에 형성되되 하측으로 돌출되는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법.
- 제4항에 있어서,
상기 복수의 돌출부는 상기 복수의 블레이드의 일측에 각각 구비되어,
회전 시에 하나의 돌출부가 하나의 블레이드의 일측 단부를 지지하되,
정지 시에 하나의 돌출부가 다른 하나의 블레이드의 타측 단부를 지지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법.
- 제2항에 있어서,
상기 편심슬롯장치는,
상기 주축의 외측과 상기 장치몸체의 내측 사이에 배치되는 적어도 하나 이상의 편심조절부;
를 더 포함하며,
상기 편심조절부가 회전하여 상기 장치몸체 내 주축의 위치가 가변되는 것을 특징으로 하는 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법.
- 제6항에 있어서,
상기 편심조절부는,
내부 중공부에 상기 주축이 배치되는 제1편심조절부 및 내부 중공부에 상기 제1편심조절부가 배치되는 제2편심조절부를 포함하되,
상기 제1편심조절부 및 제2편심조절부 각각의 중공부는 중심에서 일측으로 편심된 것을 특징으로 하는 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법.
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| KR1020180086637A KR102123458B1 (ko) | 2018-07-25 | 2018-07-25 | 편심슬롯장치를 이용한 암반절개공법 |
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| KR101710477B1 (ko) | 2016-08-24 | 2017-03-14 | 영인산업 주식회사 | 수압을 이용하여 암반절개를 위한 실린더형 패커 |
| KR101710476B1 (ko) | 2016-08-24 | 2017-03-14 | 영인산업 주식회사 | 수압을 이용하여 암반절개를 위한 패커 |
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|---|---|
| KR20200011772A (ko) | 2020-02-04 |
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