KR102162731B1 - 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관과 이를 포함하는 분산 장약 조립체 및 이를 이용한 발파 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관과 이를 포함하는 분산 장약 조립체 및 이를 이용한 발파 공법에 관한 것으로, 폭속이 약한 친환경 소재인 재생 종이를 장약 케이스로 하고 그 안에 안포폭약을 충진하여 환경오염 방지를 기대하고 공저쪽에서는 노이만 효과에 의한 폭굉압의 증가를 통해 발파 효율을 높이고 폭약들의 사이에 공기층을 형성하여 발파 충격을 완화하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관은, 종이재질의 지관으로서, 내부에 길이방향의 양측이 개방되는 공간을 갖는 튜브관 본체(11)와; 상기 튜브관 본체의 공간에 장전되는 안포폭약(13)과; 상기 튜브관 본체의 양측 개방부 중에서 공저를 향하는 방향의 개방부를 폐쇄하며 공저를 향하는 폭굉압의 증대를 위하여 안쪽을 향해 좁아지는 원뿔형의 공간을 형성하는 원뿔형 캡(12)과; 상기 튜브관 본체의 남은 개방부의 단부로부터 안쪽으로 들어간 위치에 결합되어 상기 원뿔형 캡과 안포폭약을 밀장전하는 마감 캡(14)과; 상기 마감 캡과 상기 튜브관 본체의 개방부 사이에 빈 공간으로 형성되어 폭발시 진동을 완충하는 에어갭(15)을 포함한다.

Description

지관을 이용한 친환경 장약 튜브관과 이를 포함하는 분산 장약 조립체 및 이를 이용한 발파 공법{Eco friendly explosive case and Dispersion explosive assembly including this same and Blasting method using this same}

본 발명은 발파용 장약 튜브관 및 발파 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폭약을 친환경 재료인 종이관(지관) 안에 충진하여 환경오염을 줄이면서 공기층(에어갭)을 이용하여 발파로 인한 충격을 완화하는 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관과 이를 포함하는 분산 장약 조립체 및 이를 이용한 발파 공법에 관한 것이다.

본 발명은 환경오염과 충격 완화에 도움을 주면서 기폭부와 에멀젼 폭약 그리고 안포폭약을 이용한 분산 장약을 통해 발파효율을 높이는 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관을 포함하는 분산 장약 조립체 및 이를 이용한 발파 공법에 관한 것이다.

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

일반적으로 터널 등의 토목공사와 광산 개발 등의 공사에서는 암반을 파쇄하기 위해 발파(blasting . 發破)작업을 빈번하게 수행한다.

발파란 암석에 구멍을 뚫고 그 속에 폭약을 장전하여 폭파하는 것으로, 폭파작업에는 다이너마이트, 질산암모늄폭약, 질산암모늄 유체 폭약 등의 화공품이 필요한 것으로 암반이나 기타 장애물을 폭약의 폭발력을 이용하여 손쉽게 파쇄한다는 장점이 있으나, 발파시 발생하는 진동과 소음 및 비산이 주변의 건물이나 구조물에 영향을 미친다는 단점이 있다.

노천발파에서 나타나는 발파공해는 발파진동, 소음, 폭풍압 등으로 이러한 원인은 천공된 암반에서 폭약이 폭굉할때, 큰 에너지가 짧은 시간에 방출되는 강력한 화학반응으로부터 상당부분이 진동과 소음, 열 등으로 손실되면서 주변 암반이나 구조물에 많은 손상을 입히고, 채석량의 감소 즉 손실이 큰 현상이 있다.

종래 발파 공법은 예를 들어 암표면을 청소한 후 크롤러 드릴로 천공한 후 에멀젼 폭약에 뇌관을 정착한 후 전기선을 노출시킨 상태에서 안포폭약 및 모래나 자갈을 활용하여 전색장을 채운상태에서 발파하는 것으로 소음과 진동 감소를 위하여 천공된 구멍 내에 에멀젼 폭약과 안포폭약을 교대로 배치하여 발파하는 분산장약에 의한 발파하는 방법도 있으며, 장약량을 줄일 목적으로 플라스틱의 장약 케이스 내에 안포폭약을 충진 시킨 후 그 위에 전색장을 배치한 후 발파하는 공법도 있다.

본 발명의 배경기술을 확인할 수 있는 특허문헌으로 등록실용신안 제20-0315516호는 암반에 천공된 발파공에 장전되어 소정깊이로 암반을 파쇄굴착하는 폭약에 있어서, 중심선에 대하여 좌우대칭인 다각뿔 또는 원뿔 형상의 금속소재 몸체부를 구비하며, 상기 발파공의 공저에 장전되는 상기 폭약 단부에 삽입하되 넓은 쪽이 공저쪽을 향하도록 하며, 기폭시 노이만효과로 상기 폭약의 폭발력을 상기 공저 바닥쪽으로 집중시켜 상기 공저 바닥을 관통하는 제트기류가 방출되게 하는 발파용 라이너이며, 발파 시 진동과 소음을 줄지 못하여 민원이 발생한다.

등록실용신안 제20-0244815호는 지하로 천공된 장약공 내에 적어도 하나 이상의 지관튜브를 설치한 것을 특징으로 하는 지관튜브를 이용한 지하발파장치이며, 공저를 향한 폭굉압의 증가 효과 및 진동 소음을 해결하지 못한다.

등록실용신안 제20-0315516호 등록실용신안 제20-0244815호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폭속이 약한 친환경 소재인 재생 종이를 장약 케이스로 하고 그 안에 안포폭약을 충진하여 환경오염 방지를 기대하고 공저쪽에서는 노이만 효과에 의한 폭굉압의 증가를 통해 발파 효율을 높이고 폭약들의 사이에 공기층을 형성하여 발파 충격을 완화하는 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관 및 이를 이용한 발파 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 기폭부와 에멀젼 폭약 그리고 기폭부가 없는 안포폭약을 조합하는 분산 장약을 통해 발파 효율을 향상하는 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관을 포함하는 분산 장약 조립체 및 이를 이용한 발파 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관은, 종이재질의 지관으로서, 내부에 길이방향의 양측이 개방되는 공간을 갖는 튜브관 본체와; 상기 튜브관 본체의 공간에 장전되는 안포폭약과; 상기 튜브관 본체의 양측 개방부 중에서 공저를 향하는 방향의 개방부를 폐쇄하며 공저를 향하는 폭굉압의 증대를 위하여 안쪽을 향해 좁아지는 원뿔형의 공간을 형성하는 원뿔형 캡과; 상기 튜브관 본체의 남은 개방부의 단부로부터 안쪽으로 들어간 위치에 결합되어 상기 원뿔형 캡과 안포폭약을 밀실하게 장전하는 마감 캡과; 상기 마감 캡과 상기 튜브관 본체의 개방부 사이에 빈 공간으로 형성되어 폭발시 진동을 완충하는 에어갭을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관과 이를 포함하는 분산 장약 조립체 및 이를 이용한 발파 공법에 의하면, 폭약(안포폭약)을 친환경 소재인 종이재질의 튜브관 본체 안에 충진하여 발파 시 튜브관 본체가 생분해되어 환경을 오염시키지 못하므로 발파로 인한 환경오염 방지에 기여하고, 또한, 공저를 향하는 부분의 원뿔형 단부를 이용하여 폭발 압력을 공저쪽으로 집중시켜 강력한 제트류를 형성함으로써 20만 기압 정도의 폭발에너지가 한 곳으로 집중되어 폭굉의 힘으로 목표물을 쉽게 절단 파괴하고, 아울러, 원뿔형 단부의 반대쪽인 지상을 향하는 부분에서 공기층(에어갭)을 통해 발파 충격을 완화하여 폭풍압 및 비산석 날림을 감소함으로써 민원 발생을 줄이고 여굴 방지에도 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관의 외관 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관의 내부를 보인 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관을 이용한 발파를 위한 장약 상태 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관을 포함하는 장약 조립체의 분해 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관을 포함하는 장약 조립체가 케이스를 포함하는 예를 보인 도면.
도 7은 본 발명에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관이 분할 구성되는 예를 보인 도면.

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 1 내지 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관(이하 "장약 튜브관"이라 약칭함)(10)은, 종이재질로 제조되며 내부에 공간이 구비되는 튜브관 본체(11), 튜브관 본체(11)의 길이방향 일측에 형성되며 안쪽을 향해 오목한 원뿔형 공간을 갖는 원뿔형 캡(12), 튜브관 본체(11)의 공간에 장전되는 안포폭약(ANFO 爆藥)(13), 튜브관 본체(11)의 타측에 형성되는 안포폭약(13)을 밀장전하는 마감 캡(14), 튜브관 본체(11)의 내부에 마감 캡(14)을 통해 형성되는 빈 공간의 에어갭(air gap)(15)으로 구성된다.

튜브관 본체(11)는 종이 재질, 바람직하게 재생 종이를 재료로 하면서 길이방향의 양측이 각각 개방되는 지관(紙管, paper pipe)이며, 발파 후 발파 현장의 지반에 혼합되더라도 환경호르몬을 발생하지 않아 토양을 오염하지 않는 친환경적이다. 종이 재질의 튜브관 본체(11)는 종래 플라스틱 재질의 튜브관이 발파 시 녹으면서 환경호르몬과 유해가스를 발생하는데 반해 호르몬 발생이 억제되고 플라스틱에 비해 비용이 1/2로 절감된다.

튜브관 본체(11)는 외주면에 길이방향의 일측 단부를 시작으로 하는 눈금이 표시될 수 있다. 상기 눈금은 안포폭약(13)의 충진량을 계량과 확인 및 장약 튜브관(10)의 길이 확인에 사용된다.

원뿔형 캡(12)은 폭굉압을 공저쪽으로 집중시켜 강력한 제트류에 의한 큰 폭발에너지를 통해 목표물을 쉽게 절단 파괴하는 작용을 유도하며, 내부에 공저를 향해 점진적으로 넓어지는 원뿔형의 빈 공간을 갖는 고깔 모양이고 둘레부가 튜브관 본체(11)의 내주면이나 단부에 닿도록 결합되고, 바람직하게 플라스틱을 재료로 한다.

원뿔형 캡(12)에 따르면, 원뿔형 캡(12)이 분쇄되면서 미립자가 수직으로 방출되어 중앙에 집중되어 공저를 향해 제트류를 형성함으로써 큰 폭굉압을 발생한다.

원뿔형 캡(12)은 안포폭약(13)의 충진 전에 튜브관 본체(11) 안에 매립(끼움)된다.

안포폭약(13)은 질산암모늄과 콜타르, 녹유, 경유 등의 혼합으로 제조되며 기성제품이 사용되고, 평균폭속이 3,300 m/sec로서 에멀젼 폭약의 평균 폭속 5,700 m/sec에 비해 1/2수준으로 진동 소음의 저감이 가능하다.

또한, 안포폭약(13)은 종래 장약공 안에 충진되는데 반해 본 발명은 튜브관 본체(11)의 내부에 충진되어 정확한 계량이 가능하고 보다 정밀하고 안전한 시공이 가능하며 폭약량의 절감도 기대할 수 있다.

마감 캡(14)은 튜브관 본체(11) 안에 장약된 안포폭약(13)이 외부로 누출되지 않도록 원뿔형 캡(12)의 반대쪽에 결합되고, 이 때, 별도의 자재를 사용하지 않고 튜브관 본체(11) 안에 즉 안포폭약(13)의 뒤(위)에 에어갭(15)을 형성하도록 튜브관 본체(11)의 단부로부터 안쪽으로 들어온 위치에 결합된다. 마감 캡(14)은 종이, 플라스틱 등을 소재로 한다.

이와 같은 구성의 장약 튜브관(10)은 기능적으로 볼 때 안포폭약(13), 안포폭약(13)을 충진하는 장약부로 튜브관 본체(11), 폭굉압 증대를 위한 원뿔부, 마감부로 구분되고, 상기 원뿔부를 형성하는 원뿔형 캡(12)은 둘레부에 튜브관 본체(11)와 동일하거나 튜브관 본체(11)를 감싸는 직경의 원통부(12a)를 포함하고, 상기 마감부를 형성하는 마감 캡(14)은 둘레부에 튜브관 본체(11)와 동일하거나 튜브관 본체(11)를 감싸는 직경의 원통부(13a)를 포함한다.

따라서, 튜브관 본체(11)의 길이방향 양측에 각각 원뿔형 캡(12)의 원통부(12a)와 마감 캡(14)의 원통부(14a)가 맞닿은 상태로 테이핑 등으로 조립되며, 따라서, 장약 튜브관(10)은 길이방향을 따라 전체적으로 동일한 직경을 유지하고 넓은 테이핑 면적을 통해 조립 불량도 없으며 뿐만 아니라 이들의 조립(12,14)을 통해 자연스럽게 원뿔부와 에어갭을 형성하여 해결과제의 완벽한 달성이 가능하다.

여기서, 마감 캡(14)은 원통부(14a)보다 돌출되어 튜브관 본체(11) 안에 삽입되며, 이 구성을 통해 튜브관 본체(11) 안에 장전된 안포폭약(13)을 가압하여 밀실하게 장전하는 것이 가능하다.

원통부(14a)는 둘레부가 막히지 않고 다공성으로 형성되는 것도 가능하다.

또한, 마감 캡(14)의 반대쪽에 결합되는 다공성(격자형, 그물 등)의 보호 캡(16)이 포함될 수 있다. 보호 캡(16)은 에어갭(15)에 의한 완충 작용을 막지 않으면서 에어갭(15) 안에 모래가 침투하는 것을 막아 에어갭(15)을 보호한다.

보호 캡(16)은 도 7에만 적용되는 것으로 한정되지 아니하고 도 1의 형태에도 적용 가능하고, 즉 튜브관 본체(11)의 단부에 결합된다.

또한, 에어갭(15)에서 발파공의 공벽 방향으로 유도하기 위하여 에어가이드(17)가 포함될 수 있다.

에어가이드(17)는 보호 캡(16)의 도면 기준 저면에 마감 캡(14)을 향해 돌출되는 원뿔형태이다.

즉, 보호 캡(16)은 평평한 판형으로 형성되지 않고 에어가이드의 기능도 겸할 수 있도록 마감 캡(14)을 향해 돌출되는 원뿔형태도 가능한 것이다.

본 발명에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관을 포함하는 분산 장약 조립체(100)는, 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관(10)과 기폭 장약 튜브관(20)의 조합으로 이루어지는 분산 장약을 특징으로 하며, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관을 포함하는 분산 장약 조립체(100)의 일 예를 도시한 것이고, 공저에서부터 기폭 장약 튜브관(20) - 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관(10)의 조합, 공저에서부터 기폭 장약 튜브관(20) - 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관(10) - 기폭 장약 튜브관(20)의 조합도 가능하다.

기폭 장약 튜브관(20)은 길이방향의 양측이 캡으로 마감되는 튜브관 본체(21), 튜브관 본체(21) 안에 충진되는 에멀젼 폭약(22), 에멀젼 폭약(22)을 기폭하는 뇌관(23)(전기뇌관 등), 뇌관(23)과 연결되는 기폭선(24)으로 구성된다.

한편, 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관(10)과 기폭 장약 튜브관(20)이 1개 이상 사용되어 총 2개 이상이 사용되며, 각각을 장약공 안에 순차적으로 삽입 설치하여 발파하는 것도 가능하다.

또는 도 6에서 보이는 것처럼, 내부에 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관(10)과 기폭 장약 튜브관(20) 모두를 수용하는 케이스(30)가 사용되는 것도 가능하다. 케이스(30)는 바람직하게 종이를 재질로 하고, 관형을 유지하는 것으로 한정되지 아니하고 비닐봉투처럼 유연성이 있는 형태도 가능하다.

케이스(30)를 이용하면 지상에서 케이스(30) 안에 기폭 장약 튜브관(20)과 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관(10)을 정해진 순서대로 삽입(밀봉 가능)한 후 장약공에 단일 작업으로 삽입하는 것을 통해 설치 작업이 가능하다.

도면에 케이스(30)는 길이방향의 양쪽이 개방되고 둘레부 전체가 막힌 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 아니하고 둘레부에 2개 이상의 내부와 외부가 통하는 공간이 구비되는 것도 가능하다.

도면 중 미설명 부호 40은 전색장이다.

본 발명에 의한 친환경 장약 튜브관을 포함하는 장약 조립체를 이용한 발파 공법은 다음과 같다.

1. 장약공 천공.

목표물의 발파를 위하여 발파공의 패턴을 설계하고, 발파공은 장약의 상태에 따라 장약공과 무장약공으로 구분되고 그 위치에 따라 심발공과 주변공과 바닥공과 외곽공 등으로 구분된다.

패턴에 맞춰 발파공을 천공한다.

2. 장약.

폭약이 장전된 튜브관을 장약공 안에 삽입 설치하고, 바람직하게, 장약공 안에 기폭 장약 튜브관(20) - 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관(10) - 기폭 장약 튜브관(20) - 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관(10)의 순서로 삽입 설치하고 장약공의 입구를 모래 등으로 전색한다.

3. 발파.

기폭 장약 튜브관(20)의 뇌관(23)을 동시(또는 시차) 기폭시켜 발파한다.

기폭 장약 튜브관(20)의 에멀젼 폭약(22)이 폭발한 후 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관(10)의 안포폭약이 폭발하고, 이 과정에서 원뿔형 캡(12)의 원뿔부를 통해 공저를 향해 강력한 제트류가 형성되면서 폭발에너지가 집중되어 목표물을 절단 파괴한다. 또한, 원뿔형 캡(12)의 반대쪽에서는 폭발에너지가 에어갭(15)을 통해 에어캡(15)의 둘레부 즉, 장약공의 공벽을 향해 배출되어 충격에너지가 완충된다.

10 : 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관,
11 : 튜브관 본체, 12 : 원뿔형 캡
13 : 안포폭약, 14 : 마감 캡
15 : 에어갭, 16 : 보호 캡
20 : 기폭 장약 튜브관, 30 : 케이스
40 : 전색장,

Claims (7)

1. 종이재질의 지관으로서, 내부에 길이방향의 양측이 개방되는 공간을 갖는 튜브관 본체(11)와;
   상기 튜브관 본체의 공간에 장전되는 안포폭약(13)과;
   상기 튜브관 본체의 양측 개방부 중에서 공저를 향하는 방향의 개방부를 폐쇄하며 공저를 향하는 폭굉압의 증대를 위하여 안쪽을 향해 좁아지는 원뿔형의 공간을 형성하는 원뿔형 캡(12)과;
   상기 튜브관 본체의 남은 개방부의 단부로부터 안쪽으로 들어간 위치에 결합되어 상기 원뿔형 캡과 안포폭약을 밀장전하는 마감 캡(14)과;
   상기 마감 캡과 상기 튜브관 본체의 개방부 사이에 빈 공간으로 형성되어 폭발시 진동을 완충하는 에어갭(15)과;
   상기 마감 캡의 반대쪽에 결합되어 상기 에어갭을 모래의 유입으로부터 보호하는 다공성의 보호 캡(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 원뿔형 캡과 마감 캡은 각각 둘레부에 상기 튜브관 본체와 동일하거나 상기 튜브관 본체를 감싸는 직경으로 이루어지는 원통부(12a,14a)를 포함하여 상기 튜브관 본체의 길이방향 양측에 각각 조립되는 것을 특징으로 하는 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관.
3. 삭제
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 마감 캡의 반대쪽에 상기 마감 캡을 향해 원뿔형태로 돌출 형성되어 에어를 장약공의 공벽으로 유도하는 에어가이드(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관.
5. 청구항 1에 의한 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관 및 상기 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관의 안포폭약보다 폭속이 빠른 에멀젼 폭약이 장전되며 기폭부를 포함하는 기폭 장약 튜브관의 조합으로 이루어지며,
   공저에서부터 상기 기폭 장약 튜브관과 상기 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관이 교대로 반복하여 배치되도록 구성되고,
   상기 기폭 장약 튜브관의 기폭을 통해 상기 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관의 원뿔부를 통해 공저를 향하는 폭굉압을 증대하는 한편 에어갭을 통해 진동을 완충하는 것을 특징으로 하는 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관을 포함하는 분산 장약 조립체.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관을 포함하는 분산 장약 조립체는,
   상기 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관 및 기폭 장약 튜브관은 관형의 케이스 안에 삽입되어 장약공 안에 설치되는 것을 특징으로 하는 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관을 포함하는 분산 장약 조립체.
7. 목표물에 장약공을 천공하는 제1단계와;
   상기 장약공 안에 청구항 5에 의한 친환경 장약 튜브관을 포함하는 분산 장약 조립체를 삽입 설치하는 제2단계와;
   상기 친환경 장약 튜브관을 포함하는 분산 장약 조립체 중 기폭 장약 튜브관의 뇌관을 기폭시켜 상기 기폭 장약 튜브관의 에멀젼 폭약과 상기 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관의 안포폭약을 폭발로 상기 목표물을 절단 파괴하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지관을 이용한 친환경 장약 튜브관을 포함하는 분산 장약 조립체를 이용한 발파 공법.

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