KR102252307B1 - Shear thickening fluid stem method for blasting using shear thickening fluid stem - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전색제 및 발파 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폭약 장전 후 장약공에 형성된 빈 공간 및 전색부를 전단농화유체로 충진하여 디커플링 지수가 1이상의 값을 초과하여 발생되는 발파효율 저하를 방지함과 동시에 전색제(Stemming material)를 기존의 모래나 쇄석골제를 이용하여 발파(벤치 발파, 터널 발파, 수중 발파 등)한 경우 발생되는 전색제의 유출(Blown out shot)을 방지하여 장약실내에서 폭약의 화학적 반응 증가와 폭발가스의 유효시간(장약실에 작용하는 폭발가스압력의 작용시간)을 연장시켜 발파효율을 극대화하고, 전단농화유체의 변질(노화, 결빙 등)을 막아 변질로 인한 발파효율저하를 막는 전단농화유체 전색제 및 이를 이용한 발파 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle and a blasting method, and more particularly, by filling the empty space and the full color part formed in the charging hole after loading the explosive with a shear thickening fluid, the decoupling index exceeds a value of 1 or more to prevent the deterioration of blasting efficiency. At the same time, when the stemming material is blasted (bench blasting, tunnel blasting, underwater blasting, etc.) using the existing sand or crushed stone, it prevents the blown out shot of the blasting agent. It maximizes the blasting efficiency by increasing the reaction and prolonging the explosive gas effective time (action time of the explosive gas pressure acting on the storage chamber), and prevents the deterioration (aging, freezing, etc.) of the shear thickening fluid to prevent the deterioration of the blasting efficiency. It relates to a shear thickening fluid sealant and a blasting method using the same.
이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.This part provides background information related to the content of the present application, and is not necessarily prior art.
발파(發破:blasting)란 터널, 광산, 지하공간개발, 토목공사장, 수중 등에서 암반를 파괴하는 것으로, 콘크리트 구조물의 파쇄도 있으나, 광산 ㅇ채석장 등에서 암석을 파괴하기 위해서 실시하는 발파가 가장 많고 규모도 크다. 발파는 암석에 구멍을 뚫고 그 속에 폭약을 장전해서 폭파하는 것이 보통이다. 폭약을 장전하는 장약공(발파구멍)을 천공하기 위해서 천공기(유압드릴& 점보드릴 등)를 사용한다. 보통 발파에서는 지름 수 cm, 깊이 수 m의 구멍이 사용되지만, 대규모 발파에서는 지름 30cm, 깊이 20m나 되는 발파구멍이 사용될 때도 있다. 사용하는 폭약의 종류와 양, 기폭되는 발파구멍의 수 및 배치 등은 암석의 성질, 발파의 목적 등에 따라 충분히 고려한 후에 결정한다.Blasting is the destruction of rock mass in tunnels, mines, underground space development, civil engineering works, underwater, etc., and there is also crushing of concrete structures, but blasting is the most frequent and scaled to destroy rocks in mines and quarry. Big. Blasting is usually done by making a hole in a rock and loading explosives in it. A drilling machine (hydraulic drill & jumboreel, etc.) is used to drill the charge hole (blasting hole) for loading explosives. Usually, a hole with a diameter of several cm and a depth of several m is used for blasting, but in large-scale blasting, a blast hole with a diameter of 30 cm and a depth of 20 m is sometimes used. The type and amount of explosives to be used, the number and arrangement of the blasting holes to be detonated, etc. are determined after considering the nature of the rock and the purpose of the blasting.
일반적으로 발파공에서 폭발에 의해 충격파가 생성됨으로써 발파공 주위로 파쇄영역이 형성되며, 많은 균열이 발파 공벽에서 형성된다. 충격파가 발파 공벽에 영향을 미친 후 높은 온도와 압력 및 속도를 갖는 폭발가스에 의해 계속해서 균열을 형성하며 균열을 넓히게 되는데 이것을 쐐기효과라고 한다.In general, a shock wave is generated by an explosion in the blast hole, thereby forming a crushing area around the blast hole, and many cracks are formed in the blast hole wall. After the shock wave affects the wall of the blasting cavity, it continuously forms cracks and widens the cracks by the explosive gas having high temperature, pressure, and speed, which is called the wedge effect.
발파에서는 쐐기효과를 얻기 위하여 전색은 반드시 필요하며 암석 발파에서 상당히 중요하게 취급되어 왔다. 전색재료와 발파공벽 사이의 점착력과 마찰저항의 전색재료의 구조와 물리적 특성은 현장에서의 효율적인 발파작업을 위하여 중요한데 발파공에서 적절한 전색은 폭약의 화학적 반응 증가, 암석 비산의 감소, 발파공에서의 충격파 감소 및 폭발가스의 유효시간을 연장시킬 수 있으므로 폭약과 발파효과의 활용도를 증가시킬 수 있다. 최적의 전색은 발파 효과, 즉 에너지 사용의 효율성에서 300% 이상 증가되는 것으로 학계에서 보고하고 있다. 불충분한 전색시 공발의 위험성과 화약의 에너지가 발파대상물에 제대로 전달되지 못하여 발파 실패를 야기할 수도 있다. 또한 발파 장약공은 천공기를 이용하여 암반에 회전타격식 방법으로 장약공을 천공하는데 암반의 절리나 불연속면, 지하수, 파쇄대등 암반의 불균질성과 이방성 등으로 인하여 장약공을 설계 직경과 천공각도의 정확도(수직도)를 유지한 상태로 천공하지 못하고 따라서 장약작업 시 천공직경 보다 폭약의 직경이 작아야 장약이 효과적으로 이루어진다. 즉, 장약 작업시 일반적으로 폭약의 직경과 장약공의 내벽 사이에는 빈 공간이 생기게 되며, 이와 같은 천공경과 장약공의 차이를 디커플링 지수(Decoupling index)라한다. 발파에서 디커플링 지수는 천공의 직경과 폭약의 약경과의 비를 말하며, 밀장전의 경우에는 1.0 이 된다. 이 값이 크게 되면 천공내 벽에 작용하는 폭굉압은 급격히 저하하고, 폭약에서 일정거리에서 측정한 파장의 진폭이 지수적으로 감소하여 발파효과가 나쁘게 된다.In blasting, full color is absolutely necessary to obtain a wedge effect, and it has been treated very importantly in rock blasting. The structure and physical properties of the color material of adhesion and frictional resistance between the color material and the wall of the blast hole are important for efficient blasting work in the field. Appropriate color in the blast hole increases the chemical reaction of explosives, decreases the scattering of rocks, and reduces the shock wave in the blast hole. And it is possible to extend the explosive gas effective time, it is possible to increase the utilization of explosives and blasting effects. Academia reports that the optimal color is increased by more than 300% in the blasting effect, that is, the efficiency of energy use. Insufficient full color may cause blasting failure due to the danger of attack and the energy of gunpowder may not be properly transmitted to the blasting object. In addition, the blasting hole is drilled in the rock by a rotary hitting method using a perforator. Due to the inhomogeneity and anisotropy of the rock mass such as joints, discontinuities, groundwater, and crushing zones, the accuracy of the diameter and drilling angle ( It is not possible to drill while maintaining the vertical degree). Therefore, charging can be performed effectively only when the diameter of the explosive is smaller than the diameter of the hole during the charging operation. In other words, during charging work, an empty space is generally created between the diameter of the explosive and the inner wall of the charging hole, and the difference between the drilling diameter and the charging hole is referred to as a decoupling index. In blasting, the decoupling index refers to the ratio between the diameter of the hole and the weak diameter of the explosive, and it is 1.0 in the case of tight loading. When this value is increased, the detonation pressure acting on the wall in the perforation sharply decreases, and the amplitude of the wavelength measured at a certain distance from the explosive decreases exponentially, resulting in poor blasting effect.
이와 같은 불완전한 전색과 디커플링 효과로 인한 발파효율 저하를 막기 위한 방법으로, 폭약과 장약공 사이의 빈 공간에 시멘트, 모래, 자갈, 물을 채우는 방법이 있다.As a method to prevent the deterioration of blasting efficiency due to such incomplete colorization and decoupling effect, there is a method of filling cement, sand, gravel, and water in the empty space between the explosive and the charging hole.
그러나, 시멘트는 친환경적이지 못한 재질의 특성으로 인하여 규제를 받을 수밖에 없으면서 별도의 선별처리를 요구받기도 하고, 모래나 자갈은 장약공이 수직도를 유지하지 못하는 현상을 해결하지 못하여 장약공의 공저를 밀실하게 채우지 못하며, 물은 지반 안의 절리나 파쇄대를 통해 누수가 발생하여 취급성이 좋지 못하다. 특히, 전술한 것처럼 장약공의 천공장이 수십 미터인 경우에는 장약공을 전체적으로 직선형과 동일 천공경으로 유지하는 것이 어렵기 때문에 장약공은 불규칙한 형상과 천공경으로 형성될 수밖에 없고 이러한 장약공의 공저까지 모래를 이송하여 채우는 것이 더욱 어려운 실정이다.However, cement is inevitably regulated due to the nature of the material that is not eco-friendly, and it is also required to separate sorting treatment, and sand or gravel cannot solve the phenomenon that the charging hole cannot maintain the verticality, so the co-authoring of the charging hole is kept tightly. It cannot be filled, and water leaks through joints or crushing zones in the ground, making it difficult to handle. In particular, as described above, if the length of the long hole is several tens of meters, it is difficult to maintain the long hole as a whole with the same diameter as the straight shape, so the long hole is inevitably formed in an irregular shape and a hole diameter. It is more difficult to transfer and fill the sand.
본 발명의 배경기술을 확인할 수 있는 특허문헌으로 등록특허 제10-1252138호는 발파공을 형성하기 위해 천공작업을 수행하는 단계와, 상기 발파공의 내부에 방수비닐을 삽입하는 단계와, 상기 방수비닐의 내부에 전폭약포를 삽입하여 뇌관을 연결하고 상부에 순차로 폭약을 장약하는 단계와, 상기 방수비닐의 내부에 물을 주입한 후 모래로 전색하는 단계와, 상기 전폭약포를 기폭시켜 대상암반을 파쇄토록 하는 단계를 포함하여 이루어지는 워터파우치 발파공법에 있어서, 상기 방수비닐에 물을 주입한 후, 방수비닐을 발파공의 내부로 밀어 넣어 폭약을 완전히 포집시켜 천공경과 장약경의 차이에 의한 영향으로 폭굉 압이 소실되지 않도록 함과 동시에 장약실과 전색부를 구분시키도록 구성한 워터파우치 발파공법으로서, 폭약과 장약공 사이의 빈 공간을 채우는 것은 가능하지만 방수처리가 쉽지 않고 장약공 안에 설치하는 과정 중에 장약공의 공벽에 부딪치거나 미끄러질 때 방수처리가 쉽게 손상되어 물이 손실되므로 사용이 용이하지 못하고 장약공 안에 설치한 후에는 물이 손실된 것을 확인할 수가 없기 때문에 팽창수압없이 발파가 이루어지는 문제점이 있다.As a patent document that can confirm the background technology of the present invention, Patent No. 10-1252138 discloses a step of performing a drilling operation to form a blast hole, inserting a waterproof vinyl into the blast hole, and Inserting a full explosive cloth inside to connect a detonator and charging explosives sequentially at the top, injecting water into the waterproof vinyl and then filling with sand, and crushing the target rock mass by detonating the full explosive cloth. In the water pouch blasting method comprising the step of blasting the water pouch, after injecting water into the waterproof vinyl, the explosive is completely collected by pushing the waterproof vinyl into the interior of the blasting hole, so that the detonation pressure is reduced due to the influence of the difference between the drilling diameter and the long diameter. It is a water pouch blasting method that is configured to separate the charging chamber and the full color part while preventing it from being lost.It is possible to fill the empty space between the explosive and the charging hole, but it is not easy to waterproof, and during the process of installing it inside the charging hole, it is placed on the wall of the charging hole. When it hits or slides, the waterproof treatment is easily damaged and water is lost, so it is not easy to use, and there is a problem in that blasting occurs without expansion water pressure because it is not possible to confirm that water is lost after installation in the charging hole.
또한, 물은 폭발 전까지는 폭약과 장약공 사이를 채울 수 있지만 폭약의 폭발 시에도 액체 상태를 유지하기 때문에 밀장전 효과가 약하다.In addition, water can fill the gap between the explosive and the charging hole until exploded, but since it maintains a liquid state even when the explosive explodes, the tight loading effect is weak.
또한, 발파 시 폭약과 장약공의 입구 사이의 빈 공간을 전색제로 전색하고 있으나, 종래의 전색제로 사용되는 모래와 자갈 등은 전색 능력이 약하기 때문에 폭발에너지가 장약공의 입구를 통해 외부로 소산되어 발파효율이 저하되는 문제점이 있다.In addition, when blasting, the empty space between the explosives and the entrance of the charging hole is filled with the filler, but the sand and gravel used as the conventional fillers have a weak spreading ability, so the explosive energy is dissipated to the outside through the entrance of the charging hole. There is a problem that the blasting efficiency is lowered.
특허문헌(CN 108844423 A)은 발파공을 녹말과 물이 혼합된 현탁액으로 충진하는 정도에 불과하여 재료분리의 문제점(노화), 온도(동절기, 하절기)에 따른 변질의 문제점, 제조의 문제점, 불균일한 공별 밀장전의 문제점 등이 있으며, 구체적인 문제점은 다음과 같다.The patent document (CN 108844423 A) is only about filling the blasting hole with a mixture of starch and water, so the problem of material separation (aging), the problem of deterioration according to the temperature (winter season, summer season), the problem of manufacturing, and non-uniformity. There is a problem with the ballistic battle, and the specific problems are as follows.
1. 재료분리.1. Material separation.
전분과 물이 혼합된 후 외력을 가하지 않는 자연 상태를 유지하게 되면 전분과 물은 계면에너지(Interfacial energy)값의 차이가 많아 입자 상호간에 상분리(전분노화)를 일으키게 되고 이와 같은 재료 분리로 복소응력(Complex stress)의 저장탄성률(Storage modulus)과 손실탄성률(Loss modulus) 비율이 초기값에서 변화하여 전색의 효과가 떨어지는 문제가 발생한다.When starch and water are mixed and maintained in a natural state that does not apply an external force, there is a large difference in the interfacial energy value between starch and water, causing phase separation (starch aging) between particles. The storage modulus and loss modulus ratio of (Complex stress) change from the initial value, resulting in a problem that the effect of full color decreases.
2. 온도에 따른 변질.2. Changes due to temperature.
녹말과 혼합된 물은 동절기에 결빙될 수밖에 없고 따라서 전단농화 현상을 기대할 수 없다.Water mixed with starch is bound to freeze in winter, so shear thickening cannot be expected.
또한, 하절기에는 녹말과 물의 혼합물이 부패를 일으켜 사용할 수 없다.Also, in summer, the mixture of starch and water causes decay and cannot be used.
3. 제조 난해.3. Manufacturing difficulty.
습식과 벌크 형태는 공장에서의 기계식 제조가 어려워 현장에서 수작업으로 제조하여 시공할 수밖에 없어 생산성과 시공성이 좋지 못하고, 발파공의 입구쪽이 공저쪽보다 낮은 발파공을 사용하는 터널 발파에서는 사용할 수 없다.Wet and bulk types are difficult to mechanically manufacture in factories, so they have to be manually manufactured and constructed in the field, resulting in poor productivity and workability, and cannot be used in tunnel blasting where the inlet of the blast hole uses a blast hole lower than the bottom of the hole.
4. 불균일한 장전.4. Uneven loading.
벌크 형태로 제작되는 경우 모든 발파공을 균일한 전단농화 농도로 전색하지 못하여 표준화된 발파패턴의 설계가 어렵고, 각공의 폭발위력의 편차가 발생되어 과파쇄(Over-break) 또는 후방파쇄(Back-break)등의 문제가 발생되어 발파효율이 저하되는 문제점이 있다.When manufactured in bulk form, it is difficult to design a standardized blasting pattern because all blasting holes cannot be filled with a uniform shear thickening concentration, and deviation of the explosive power of each hole occurs, resulting in over-break or back-break. ), etc., and the blasting efficiency is lowered.
이상에서 설명한 것처럼, 결국 CN 108844423 A은 이용이 불가능한 미완성 발명인 것이다.As explained above, in the end, CN 108844423 A is an unfinished invention that cannot be used.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전단농화유체를 이용하여 폭약의 둘레부와 장약공 사이를 밀장전 분위기로 조성함으로써 디커플링 지수를 1과 같거나 가깝도록 하고, 아울러 상부 전색부에 기존 전색제 대신 전단농화유체를 전색함으로써 장약실내에서 폭약의 화학적 반응 증가와 폭발가스의 유효시간을 연장시켜 발파효율을 극대화하고 또한, 전단농화유체의 재료분리와 온도에 의한 변질(동절기 동결, 하절기 부패)과 제조와 시공의 어려움을 해결하는 전단농화유체 전색제 및 이를 이용한 발파 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-described problems, by using a shear thickening fluid to create an atmosphere between the circumference of the explosive and the charging hole before being tightly loaded, the decoupling index is equal to or close to 1, and the upper full color part In addition, the chemical reaction of explosives is increased in the charging room and the explosive gas expiration time is extended to maximize the blasting efficiency by displacing the shear thickening fluid instead of the existing vehicle. In addition, the material separation of the shear thickening fluid and the deterioration due to temperature (freezing in winter, summer It aims to provide a shear thickening fluid colorant and a blasting method using the same, which solves the difficulties of decay) and manufacturing and construction.
본 발명에 의한 전단농화유체 전색제는, 점탄성 거동을 통해 폭발력을 장약공 주변의 암반에 전달하는 전단농화유체와 물 및 포장백을 포함하고, 상기 전단농화유체와 물은 서로 혼합되지 않은 상태에서 사용 시 혼합되는 것을 특징으로 한다.The shear thickening fluid vehicle according to the present invention includes a shear thickening fluid that transmits explosive force to the rock mass around a long hole through viscoelastic behavior, water, and a packaging bag, and the shear thickening fluid and water are used in a state where they are not mixed with each other. It is characterized in that it is mixed at the time.
바람직하게, 상기 포장백은 내부에 상기 전단농화유체 전색제만 담겨 있으면서 외부의 물을 내부에 흡수하는 흡수성 포장백, 차수성으로 이루어지며 내부에 상기 전단농화유체 전색제만 담겨 있으면서 외부로부터 물이 주입되는 물주입 포장백, 내부에 물이 담긴 물 캡슐과 상기 전단농화유체 전색제가 담겨 있으며 상기 물 캡슐의 파괴를 통해 물과 상기 전단농화유체가 혼합되는 캡슐식 포장백이다.Preferably, the packaging bag is made of an absorbent packaging bag that absorbs external water inside while containing only the shear thickening fluid vehicle inside, and has a water-repellent property, and water is injected from the outside while containing only the shear thickening fluid vehicle inside. A water-injected packaging bag, a capsule-type packaging bag containing a water capsule containing water inside and the shear thickening fluid vehicle, and mixing water and the shear thickening fluid through destruction of the water capsule.
본 발명에 의한 전단농화유체 전색제는 점탄성 거동을 통해 폭발력을 장약공 주변의 암반에 전달하는 전단농화 베이스와 물을 기본 재료로 하고, 상기 기본 재료에 결합제와 강도증강제 및 응집제 중 하나 이상이 포함된 후 발파를 위한 장약공 안에 전색되는 것을 특징으로 한다.The shear thickening fluid vehicle according to the present invention is based on a shear thickening base and water that transmits explosive power to the rock mass around the long hole through viscoelastic behavior, and the base material contains at least one of a binder, a strength enhancer, and a coagulant. It is characterized in that it is fully colored in the long hole for later blasting.
본 발명에 의한 전단농화유체 전색제는, 점탄성 거동을 통해 폭발력을 장약공 주변의 암반에 전달하는 전단농화 베이스 및 상기 전단농화 베이스의 분산을 통해 물과 혼합 시 재료분리를 막아주는 용매로 글리세롤과 에틸렌글리콜과 폴리에틸렌글리콜 단독 또는 2개 이상의 혼합물이 혼합되며 발파를 위한 장약공 안에 전색되는 것을 특징으로 한다.The shear thickening fluid vehicle according to the present invention is a shear thickening base that transmits the explosive force to the rock mass around the long hole through viscoelastic behavior, and a solvent that prevents material separation when mixing with water through dispersion of the shear thickening base, glycerol and ethylene. It is characterized in that glycol and polyethylene glycol alone or a mixture of two or more are mixed and filled in a long hole for blasting.
본 발명에 의한 전단농화유체 전색제를 이용한 발파 방법은, 암반 등의 피파쇄물 안에 장약공을 천공하는 제1단계와; 상기 장약공 안에 폭약을 장약하는 제2단계와; 상기 장약공의 빈 공간을 전단농화유체 전색제를 채워 전단농화유체에 의한 밀장전 분위기로 조성하는 제3단계와; 상기 폭약을 기폭시켜 상기 폭약의 폭발에너지가 손실없이 상기 전단농화유체의 점탄성 거동을 통해 상기 장약공 주변의 암반에 전달되도록 하는 제4단계를 포함하고, 상기 제3단계는 상기 전단농화유체 전색제의 전단농화유체와 물을 혼합한 후 상기 장약공을 전색하는 것을 특징으로 한다.The blasting method using the shear thickening fluid vehicle according to the present invention comprises: a first step of perforating a long hole in an object to be crushed such as rock; A second step of charging an explosive in the charging hole; A third step of filling the empty space of the long yak hole with a shear thickening fluid vehicle to create an atmosphere before being tightly loaded by the shear thickening fluid; A fourth step of detonating the explosive so that the explosive energy of the explosive is transmitted to the rock mass around the charging hole through the viscoelastic behavior of the shear thickening fluid without loss, and the third step includes After mixing the shear thickening fluid and water, it characterized in that the filling hole is filled.
본 발명에 의한 전단농화유체 전색제 및 이를 이용한 발파 방법에 의하면, 폭약과 장약공 사이 또는 전색부를 전단농화유체로 채워 쐐기효과의 극대화를 통해 폭발에너지의 손실을 최소화하고 장약공 전체를 폭약으로 밀실하게 조성하는 발파효율을 기대할 수 있고, 종래 디커플링 현상으로 발생되는 발파효율 저감을 막기 위한 방법으로 사용되는 시멘트, 모래, 물과 비교하면 상용이 용이하고, 비뉴턴유체의 특성상 장약공의 심도가 깊더라도 폭약과 장약공 사이를 밀실하게 충진할 수 있으면서 설치 과정에서 손실을 줄이는 효과가 있다.According to the shear thickening fluid vehicle according to the present invention and the blasting method using the same, the loss of explosive energy is minimized by maximizing the wedge effect by filling between the explosive and the charging hole or the full color part with the shear thickening fluid, and the entire charging hole is confined with the explosive. The blasting efficiency to be formed can be expected, and compared to cement, sand, and water, which are used as a method to prevent the reduction of blasting efficiency caused by the conventional decoupling phenomenon, it is easy to use, and due to the characteristics of non-Newtonian fluid, even if the depth of the long hole is deep. It has the effect of reducing losses in the installation process while being able to tightly fill the gap between the explosive and the charging hole.
특히, 본 발명은 전색제로서 전단농화유체의 이론적 기술이 갖고 있는 많은 문제점인 재료분리와 동결과 부패와 제조 및 시공의 어려움을 해결하여 전단농화유체의 특성을 극대화하고 결국 발파효율을 향상하는 효과가 있으며, 구체적으로 조성의 변화(용매, 결합제)와 건식(분리) 포장으로 전단농화유체와 물의 분리를 해결하였고, 건식 포장을 통해 동절기 동결과 하절기 부패를 방지하였으며, 또한, 건식 포장을 통해 제조와 시공을 용이하게 하였다.In particular, the present invention has the effect of maximizing the characteristics of the shear thickening fluid by solving many problems of the theoretical technology of the shear thickening fluid as a vehicle, such as material separation, freezing and decay, and difficulties in manufacturing and construction, thereby maximizing the properties of the shear thickening fluid and eventually improving the blasting efficiency. In particular, the separation of shear thickening fluid and water was solved by changing the composition (solvent, binder) and dry (separated) packaging, preventing freezing in winter and spoiling in summer through dry packaging. It facilitated the construction.
그리고, 본 발명은 벤치 발파와 터널 발파와 수중 발파(육상, 해상) 모두가 가능하며, 발파에너지의 효율이 증대함으로 인해 동일체적을 발파하는데 필요한 화약사용량이 감소함으로 하여 소음, 진동, 비산 등 발파공해를 줄이는 효과가 있다.In addition, the present invention is capable of both bench blasting, tunnel blasting, and underwater blasting (on land and sea), and by increasing the efficiency of blasting energy, the amount of explosives required to blast the same volume is reduced, so that the blasting holes such as noise, vibration, and scattering are possible. It has the effect of reducing harm.
도 1 내지 도 3은 각각 본 발명에 의한 전단농화유체 전색제의 건식 포장 예를 도시한 것이며,
도 1은 흡수식 포장백의 예이고,
도 2는 물주입 포장백의 예이며,
도 3은 물 캡술형의 예이다.
도 4는 본 발명에 의한 전단농화유체 전색제의 시공 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 전단농화유체 전색제의 시공을 위하여 사용되는 주입장치의 일 예시도.
도 6 내지 도 8은 각각 본 발명에 의한 전단농화유체 전색제의 특성 확인을 위한 연주확대시험의 결과를 보인 그래프.
도 9는 각각 본 발명에 의한 전단농화유체 전색제를 적용하여 발파하는 벤치 발파의 패턴 예시도.
도 10은 각각 본 발명에 의한 전단농화유체 전색제를 적용하여 발파하는 터널 발파의 패턴 예를 보인 정면도와 평면도.1 to 3 respectively show examples of dry packaging of the shear thickening fluid vehicle according to the present invention,
1 is an example of an absorbent packaging bag,
2 is an example of a water injection packaging bag,
3 is an example of a water capsul type.
Figure 4 is an exemplary view of the construction of the shear thickening fluid vehicle according to the present invention.
5 is an exemplary view of an injection device used for the construction of the shear thickening fluid vehicle according to the present invention.
6 to 8 are graphs showing the results of an enlarged playing test for confirming the characteristics of the shear thickening fluid vehicle according to the present invention, respectively.
9 is an exemplary view of a bench blasting pattern blasting by applying the shear thickening fluid vehicle according to the present invention, respectively.
10 is a front view and a plan view showing an example of a tunnel blasting pattern blasting by applying the shear thickening fluid vehicle according to the present invention, respectively.
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.In the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the present specification.
본 발명에 의한 전단농화유체 전색제는 건식 포장의 특징과 조성의 특징이 있으며, 조성의 특징은 전단농화 베이스와 재료분리 방지를 위한 용매로서 글리세롤(물에 용해), 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 단독 또는 2개 이상의 혼합물에 의한 조성(제1조성물), 전단농화 베이스와 물 및 첨가제(결합제, 강도증강제 및 응집제 중 하나 이상)의 혼합물에 의한 조성(제2조성물) 2가지 특징으로 구분되며, 먼저 조성의 특징에 대해 설명한다.The shear thickening fluid vehicle according to the present invention has the features and composition of dry packaging, and the composition features glycerol (dissolved in water), ethylene glycol, polyethylene glycol alone or as a solvent for preventing material separation from the shear thickening base. It is divided into two characteristics: a composition made of two or more mixtures (the first composition), a composition made of a mixture of a shear thickening base and water and an additive (at least one of a binder, a strength enhancing agent, and a coagulant) (the second composition). Explain the features.
<제1 조성물><First composition>
본 발명에 의한 전단농화유체 전색제는, 전단농화 베이스를 기본으로 하고, 여기에 글리세롤(물에 용해), 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 중 단독 또는 2개 이상의 혼합물이 첨가되는 조성이며, 상기 재료들의 구체적인 특성은 다음과 같다.The shear thickening fluid vehicle according to the present invention is based on a shear thickening base, and is a composition in which one or a mixture of two or more of glycerol (dissolved in water), ethylene glycol, and polyethylene glycol is added, and specific properties of the materials Is as follows.
1. 전단농화 베이스.1. Shear thickening base.
전단농화 베이스는 전단농화유체(shear thickening fluid)로서 평소에는 젤 상태로 존재하지만 충격이 가해지면 수 밀리 초 이내에 유체 내에 분산된 미세한 입자들 사이의 거리가 가까워져서 분자 사이의 상호작용이 증가하여 일시적으로 고체와 같이 단단해지는 특성을 갖는 비뉴턴유체이며, 이러한 특성을 통해 폭발 시 점탄성 거동하여 폭약의 폭발에너지를 주변의 암반에 전달하며, 전분(옥수수, 타피오카, 밀, 쌀, 감자, 고구마 등), 콜라겐, 알긴산, 키토산 유도체 및 풀루란 중 어느 하나 또는 2개 이상의 혼합으로 사용된다.Shear thickening base is a shear thickening fluid, which is usually present in a gel state, but when an impact is applied, the distance between the fine particles dispersed in the fluid becomes close within a few milliseconds, and the interaction between molecules increases. It is a non-Newtonian fluid that has a property that becomes hard like a solid through this property, and through this property, it behaves viscoelasticity when exploding to transmit the explosive energy of explosives to the surrounding bedrock, and starch (corn, tapioca, wheat, rice, potato, sweet potato, etc.) , Collagen, alginic acid, chitosan derivatives, and pullulan.
2. 용매.2. Solvent.
글리세롤(글리세린)은 물에 용해되어 사용되며, 강한 점성과 흡습성을 통해 전단농화 베이스와 서로 분리되지 않고 균일한 혼합 상태를 유지한다.Glycerol (glycerin) is dissolved in water and used, and through its strong viscosity and hygroscopicity, it is not separated from the shear thickening base and maintains a homogeneous mixed state.
에틸렌글리콜과 폴리에틸렌글리콜(수평균분자량이 200~500) 용액 모두 나노입자의 분산성을 높여주는 적절한 점도를 가지며 전단 농화 현상이 잘 일어나도록 한다.Both ethylene glycol and polyethylene glycol (number average molecular weight 200-500) solutions have an appropriate viscosity to increase the dispersibility of nanoparticles and allow shear thickening to occur well.
상기 재료는 전체 100중량%에 대하여 전단농화 베이스 30~70중량%, 용매 30~70중량%이다.The material is 30 to 70% by weight of the shear thickening base and 30 to 70% by weight of the solvent based on the total 100% by weight.
상기 용매는 2개 이상의 혼합물인 경우 상기 혼합비율 안에서 자유롭게 혼합된다.In the case of a mixture of two or more, the solvent is freely mixed within the mixing ratio.
상기 제1조성물은 하기의 제2조성물에서 설명하는 결합제와 강도증강제 및 응집제 중 하나 이상의 첨가제가 하기에서 설명하는 동일한 양으로 첨가될 수 있다.In the first composition, at least one of the binder, strength enhancing agent, and coagulant described in the second composition below may be added in the same amount as described below.
<제2조성물><The second composition>
본 발명에 의한 전단농화유체 전색제는, 전단농화 베이스와 물을 기본으로 하고, 여기에 결합제와 강도증강제 및 응집제 중 하나 이상의 첨가제가 첨가되는 조성이며, 상기 재료들의 구체적인 특성은 다음과 같다.The shear thickening fluid vehicle according to the present invention is a composition in which at least one of a binder, a strength enhancer, and a coagulant is added to the shear thickening base and water, and specific properties of the materials are as follows.
결합제는 전단농화 베이스와 물의 재료분리를 막아 주는 것으로 바람직하게 계면활성제가 사용된다.The binder prevents material separation between the shear thickening base and water, and a surfactant is preferably used.
계면활성제는 물에 이온화되는 이극성 화합물로 양이온 (Cationic surfactant)와 음이온(Anionic surfactant)로 구성된다. 양이온에는 Dodecyl amine Hydrochloride, Dodecyl trimethyl ammonium bromide, Cetyl trimethyl ammonium chloride, Behentrimonium Chloride중 1개 또는 2개 이상의 혼합물이며, 음이온에는 Sodium dodecyl sulfate, Sodium dodecylbensenesulfonate, Sodium oleate, Sodium stearate, Ammonium dodecyl sulfate, Fatty acid중 1개 또는 2개 이상의 혼합물을 사용한다.Surfactant is a dipolar compound that is ionized in water and is composed of a cationic surfactant and an anionic surfactant. One or two or more of Dodecyl amine Hydrochloride, Dodecyl trimethyl ammonium bromide, Cetyl trimethyl ammonium chloride, and Behentrimonium Chloride for cations, and sodium dodecyl sulfate, Sodium dodecylbensenesulfonate, Sodium oleate, Sodium stearate, Ammonium dodecyl sulfate and Fatty acid Use one or a mixture of two or more.
결합제의 혼합비율은 전단농화 베이스와 물의 혼합물 100중량부에 대하여 1 ~ 25중량부이다.The mixing ratio of the binder is 1 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of the shear thickening base and water.
강도증강제는 결합제의 사용으로 약해지는 강도를 보강하기 위하여 사용되며, 탄화규소(炭化硅素), 질화규소(窒化硅素), 질화붕소(窒化硼素), 지르코니아(zirconia), 알루미나(alumina), 탄화텅스텐(tungsten carbide), 이산화규소, 산화알루미늄, 아연나트륨, Al2O3-TiC, Si3N4-TiC, Si3N4-TiN, TiC-TiN, SiC-SiC 화이버, glass spheres, 탄소나노튜브, 이산화티타늄, 산화주석, 산화이트륨(Ⅲ), 그래핀, 카본블랙, 나노다이아몬드, 나노 클레이, 은 나노입자, 금 나노입자, 산화바나듐, 탄산마그네슘, 산화철(Ⅱ), 산화철(Ⅲ), 산화아연, 콜로이달실리카, 탄산화칼슘, 규사, 석류석, 알루미늄옥사이드, 실리콘카바이트, 점토, 벤토나이트 중 하나 또는 2개 이상의 혼합으로 사용되며, 나노 입도 또는 마이크로입도이다.Strength enhancers are used to reinforce the strength weakened by the use of a binder, silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, zirconia, alumina, and tungsten carbide. tungsten carbide), silicon dioxide, aluminum oxide, sodium zinc, Al2O3-TiC, Si3N4-TiC, Si3N4-TiN, TiC-TiN, SiC-SiC fiber, glass spheres, carbon nanotubes, titanium dioxide, tin oxide, yttrium oxide ( Ⅲ), graphene, carbon black, nanodiamond, nano clay, silver nanoparticles, gold nanoparticles, vanadium oxide, magnesium carbonate, iron oxide (II), iron oxide (III), zinc oxide, colloidal silica, calcium carbonate, silica sand , Garnet, aluminum oxide, silicon carbide, clay, used in a mixture of two or more of clay, bentonite, nano-particle size or micro-particle size.
강도증강제는 그 혼합비율이 전단농화 베이스와 물의 혼합물 100중량부에 대하여 1 ~ 25중량부이다.The strength enhancing agent has a mixing ratio of 1 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of the shear thickening base and water.
응집제는 응집을 통해 재료분리와 강도증강에 도움을 주고자 하는 것이며, 천연 응집제는 셀룰로스, 카복시메틸 셀룰로스, 변성전분, 알긴산 나트륨 등이 있으며, 합성고분자 응집제는 간단한 단량체를 중합하여 분자량이 큰 물질로 만든 것으로, 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide ;PAA), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol;PVA), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone ;PVP), 폴리아크릴산나트륨(sodium polyacrylate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide ;PEO), 폴리글리콜라이드(polyglycolide ;PGA), 폴리락티드(polylactid ;PLA), 폴리디옥사논(Polydioxanone ;PDO, PDS), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone ;PCL) 등이 있고, 전술한 재료 중에서 하나 또는 2개 이상의 혼합으로 사용된다.Coagulants are intended to help material separation and strength enhancement through coagulation, and natural coagulants include cellulose, carboxymethyl cellulose, modified starch, sodium alginate, etc., and synthetic polymer coagulants polymerize simple monomers to form a material with a large molecular weight. Made from polyacrylamide (PAA), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl pyrrolidone (PVP), sodium polyacrylate, polyethylene oxide (PEO) , Polyglycolide (PGA), polylactid (PLA), polydioxanone (PDO, PDS), polycaprolactone (PCL), etc., and one or two of the aforementioned materials It is used in a mixture of two or more.
응집제는 전단농화 베이스와 물의 혼합물 100중량부에 대하여 0.5 ~ 8중량부를 혼합비율로 한다.The coagulant is in a mixing ratio of 0.5 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of the shear thickening base and water.
본 발명에 의한 전단농화유체 전색제는 물이 함께 사용되며, 전단농화유체 전색제 100중량%에 대하여 전단농화 베이스 30~70중량%, 물 30~70중량%이다.The shear thickening fluid vehicle according to the present invention is used with water, and the shear thickening base is 30 to 70% by weight and water is 30 to 70% by weight based on 100% by weight of the shear thickening fluid vehicle.
<건식 포장><Dry packaging>
본 발명의 전단농화유체 전색제는 건식과 습식(전단농화유체 전색제와 물을 혼합하여 제조) 모두가 가능하지만 습식의 단점 해결이 가능하면서 재료분리와 온도로 인한 변질과 제조와 균일한 밀장전을 해결하는 건식 사용에 특징이 있다. 즉 본 발명에 따르면 전단농화유체 전색제는 전단농화유체와 건식의 포장백으로 이루어진다.The shear thickening fluid colorant of the present invention can be both dry and wet (manufactured by mixing the shear thickening fluid colorant and water), but it is possible to solve the disadvantages of the wet type, while solving the deterioration due to material separation and temperature, manufacturing and uniform mill loading. It is characterized by dry use. That is, according to the present invention, the shear thickening fluid vehicle is composed of a shear thickening fluid and a dry packaging bag.
건식 포장은 전단농화유체 전색제가 물에 혼합되지 않는 상태를 유지하고 시공 직전 즉, 장약공에 삽입하기 직전에 물과 혼합되는 것을 말하며, 흡수식(실시예 1), 물 주입식(실시예 2), 물 캡슐식(실시예 3) 등이 가능하다.Dry packaging refers to the fact that the shear thickening fluid vehicle is not mixed with water and is mixed with water immediately before construction, that is, immediately before insertion into the charging hole, and absorption type (Example 1), water injection type (Example 2), Water capsule type (Example 3) and the like are possible.
<실시예 1><Example 1>
흡수식은 흡수성 포장백(10)을 이용한 것으로, 도 1에서 보이는 바와 같이, 흡수성 포장백(10)은 외부의 물을 내부로 흡수하는 한지, 부직포, 물은 통과하지만 The absorption type is to use the
등을 재질로 하며 내부에 전단농화유체 전색제(1)가 담겨 있는 밀봉 상태이다. It is made of light and is in a sealed state containing the shear thickening fluid vehicle (1) inside.
실시예 1은 예를 들어 흡수성 포장백(10)은 4면 중 3면이 융착 등을 통해 밀봉되고 나머지 1면만 개방된 상태이고 이 상태에서 전단농화유체 전색제(1)를 담은 후 개방된 1면을 밀봉하여 제조한다.In Example 1, for example, the
개방된 1면의 밀봉은 융착, 지퍼락 등을 통해 밀봉된다.The sealing of the open side is sealed through fusion bonding, zipper lock, or the like.
<실시예 2><Example 2>
물 주입식은 외부에서 물이 주입되는 물주입 포장백(20)을 이용한 것이며, 도 2에서 보이는 바와 같이, 물주입 포장백(20)은 물이 주입되기 전에는 내부에 전단농화유체 전색제(1)가 담겨 있으면서 둘레부가 밀봉된 상태이고, 시공 직전에 주입되는 물이 누출되지 않도록 차수성을 갖는 재질로 이루어지며 예를 들어 비닐층 단독 또는 내부의 비닐층(21)과 외부의 한지층(22)이 적층(합지)된 층상 단면이다.The water injection type uses a water
물주입 포장백(20)은 (A)와 같이 별도의 주입장치(30)를 통해 물이 주입되거나 (B)와 같이 개폐식의 주입 캡(23)을 통해 물이 주입된다.In the water
물주입 포장백(20)은 전체 둘레면 또는 주입 캡(23)을 제외한 나머지 부분이 밀봉되며 이 제조 과정에서 전단농화유체 전색제(1)를 담은 후 개방부를 밀봉하거나 주입 캡(23)을 닫아 밀봉한다.The water
도 5는 주입장치(30)의 일 예를 도시한 것이며, 물이 저장되는 물탱크(31), 물탱크(31)의 물을 펌핑하는 펌프, 상기 펌프의 펌핑에 의해 물탱크(31)의 물을 이송하며 밸브에 의해 개폐되는 급수관(32), 물의 압송을 위한 캐리어 기체로서 에어를 압송하는 급기수단(33), 급수관(32)과 급기수단(33)에 의해 공급되는 물을 물주입 포장백(20) 안에 주입하는 주입노즐(34)을 포함한다.5 shows an example of an
또한, 물 주입 압력 등을 설정하고 주입 과정을 확인할 수 있도록 구성된 컨트롤 박스(35)를 포함한다.In addition, it includes a
<실시예 3><Example 3>
도 3에서 보이는 것처럼, 물 캡슐(40)은 내부에 물이 충진되어 있으며 외력에 의해 터지면서 물을 배출하는 것이고, 물의 누출을 차단하는 비닐 등을 재질로 하는 차수성이 있는 캡슐식 포장백(50)의 내부에 전단농화유체 전색제(1)와 함께 담겨져 있다.As shown in FIG. 3, the
물 캡슐(40)은 시공 직전에 작업자가 누르는 힘에 의해 물을 터트려 물과 전단농화유체 전색제(1)가 혼합되도록 한다.The
실시예 3은 예를 들어 캡슐식 포장백(50)의 3면을 융착 등으로 밀봉하여 공간을 만들고 이 공간에 1개 이상의 물 캡슐(40)과 전단농화유체 전색제(1)를 담고 개방부를 밀봉하여 제조한다.Example 3, for example, by sealing the three sides of the
이와 같은 기술의 물 캡슐(40)은 실시예 1,2와 달리 물을 포함하고 있어 물을 별도로 준비하는 불편함도 해결하는 이점이 있다.Unlike the first and second embodiments, the
실시예 모두 포장백(10,20,50)은 장약공 안에 삽입될 때 장약공의 형태에 맞춰 삽입되도록 유연성이 있는 재질로 이루어진다.In both embodiments, the
한편, 본 발명은 전단농화유체 전색 패커를 장약공 안에 삽입하기 직전에 포장백(10,20,50)을 절개(전단농화유체가 파우치의 외부로 배출되는 모든 형태를 말함)하여 전단농화유체 전색제와 물의 혼합물이 장약공 안에 삽입되면서 자연스럽게 장약공 안에 충진되도록 한다.On the other hand, in the present invention, the
지금까지 설명한 건식 포장 방법에서 내부에 담기는 전단농화유체 전색제는 전술한 전단농화유체 전색제로 한정되지 아니하고 다른 조성의 전단농화유체 전색제도 가능한 것이다.In the dry packaging method described so far, the shear thickening fluid filler contained therein is not limited to the shear thickening fluid filler described above, but a shear thickening fluid filler of a different composition is also possible.
본 발명의 전단농화유체 전색제는 예를 들어 천공경 45~55mm일 때, 길이 300mm, 중량 150g, 천공경 65~75mm일 때, 길이 300mm, 중량 250g, 천공경 89~105mm 일 때, 길이 400mm, 중량 500g이고, 물론 상기의 제원으로 한정되는 것은 아니다.The shear thickening fluid vehicle of the present invention, for example, when the hole diameter is 45-55mm, the length is 300mm, the weight is 150g, the hole diameter is 65-75mm, the length is 300mm, the weight is 250g, the hole diameter is 89-105mm, the length is 400mm, It is 500g in weight, and of course, it is not limited to the above specifications.
하기의 표 1은 벤치발파시 발파 제원(도 9 벤치발파 패턴 예시도)이고, 표 2는 터널발파시 발파 제원(도 10 터널발파 패턴 예시도)이다. 도면부호 4는 발파공.Table 1 below is a blasting specification for bench blasting (Fig. 9 an exemplary view of a bench blasting pattern), and Table 2 is a blasting specification for tunnel blasting (an example of a tunnel blasting pattern in Fig. 10).
발파대상 암반의 강도나 지형특성 등에 따라 지발당 장약량 및 뇌관배열은 발파패턴 제원 내에서 조절 가능하다.The amount of charge per delay and the arrangement of detonators can be adjusted within the specifications of the blasting pattern according to the strength or topographic characteristics of the blasting target rock mass.
본 실시예에 의한 전단농화유체를 이용한 발파 공법은 다음과 같다.The blasting method using the shear thickening fluid according to this embodiment is as follows.
1. 장약공 천공.1. Long-term drilling.
암반의 발파를 위하여 발파 패턴(장약공의 형태, 천공경, 천공장, 폭약 제원 등)을 설계하고, 천공 장비를 이용하여 발파 패턴으로 장약공을 천공한다. For the blasting of rock mass, a blasting pattern (shape of long hole, drilling diameter, drilling factory, explosive specification, etc.) is designed, and long hole is drilled with blasting pattern using drilling equipment.
2. 장약.2. Charge.
장약공 안에 폭약을 설치한다.Install explosives in the charging hole.
3. 전색.3. Full color.
상기 장약공의 빈 공간을 본 발명의 전단농화유체 전색제(1)로 전색한다.The empty space of the long-term hole is filled with the shear thickening fluid vehicle (1) of the present invention.
구체적으로 설명하면, 건식 포장의 실시예 1인 경우 흡수성 포장백(10)을 물에 담궈 물을 흡수성 포장백(10) 안에 흡수시킴으로써 전단농화유체 전색제(1)와 물을 혼합한 후 장약공 안에 삽입한다.Specifically, in the case of Example 1 of dry packaging, the
실시예 2의 경우 물주입 포장백(20) 안에 물을 주입하여 전단농화유체 전색제(1)와 물을 혼합한 후 장약공 안에 삽입한다.In the case of Example 2, water is injected into the water
실시예 3의 경우 포장백(50) 안에 있는 물 캡슐(40)을 눌러 터트림으로써 물과 전단농화유체 전색제(1)을 혼합한 후 장약공 안에 삽입한다.In the case of Example 3, the
본 발명의 전단농화유체 전색제는 건식의 특성으로 호화가 없어 끈적끈적하게 굳지 않은 상태이므로 장약공의 형태를 따라 유연성 있게 변형되면서 장약공을 밀장전하고, 수화 전분과 물이 재료분리를 일으키지 않아 균일한 농도를 유지하며, 부패와 결빙의 변질이 없다.The shear thickening fluid colorant of the present invention is a dry-type property that does not have gelatinization and is not sticky, so it is flexible and deforms according to the shape of the long-acting hole to tightly load the long-acting hole, and the hydrated starch and water do not cause material separation. It maintains the concentration, and there is no deterioration of decay and freezing.
본 발명의 전단농화유체 전색제(1)는 폭약의 뒤, 폭약의 둘레부 등 장약공의 모든 빈 공간에 적용 가능하고 또한 필요에 따라 일반 전색제(3)를 함께 사용{1개 이상의 전단농화유체 전색제(1)와 1개 이상의 일반 전색제(3)의 반복 등}한다.The shear thickening fluid vehicle (1) of the present invention can be applied to all empty spaces in the long hole, such as the back of the explosive and the circumference of the explosive, and also, if necessary, a general vehicle (3) can be used together. (1) and at least one general colorant (3) are repeated, etc.}.
4. 발파.4. Blasting.
폭약(2)을 기폭시켜 발파하며, 폭약(2)의 폭발에너지는 전단농화유체에 전달되고, 이 때, 전단농화유체는 폭발에너지를 트리거(trigger)로 하여 고체화되며 즉, 장약공은 밀장전 상태가 되므로 공극에 의한 디커플링 효과없이 폭발에너지(폭굉압)가 주변의 암반에 전달되어 암반이 파쇄된다.The explosive (2) is detonated and blasted, and the explosive energy of the explosive (2) is transferred to the shear thickening fluid, and in this case, the shear thickening fluid solidifies by triggering the explosive energy, that is, the charging hole is tightly loaded. As it becomes a state, the explosion energy (detonation pressure) is transmitted to the surrounding rock mass without decoupling effect due to the void, and the rock mass is crushed.
본 발명의 효과를 입증하기 위해 다음과 같이 테스트 하였다.In order to prove the effect of the present invention, it was tested as follows.
1. 전단농화유체 전색제 조성.1. Composition of shear thickening fluid vehicle.
본 발명의 실시예(STF)를 표 3과 같이 조성으로 하였다.The composition of the Example (STF) of the present invention is shown in Table 3.
베이스Shear thickening
Base
전단농화 베이스와 용매(글리세롤), 전단농화 베이스와 물은 전체 100중량%에 대한 중량비율이며, 결합제 등은 전단농화 베이스와 용매(또는 물)이 혼합된 혼합물 100중량부에 대한 중량비율이다.The shear thickening base and solvent (glycerol), the shear thickening base and water are weight ratios based on the total 100% by weight, and the binder, etc. are weight ratios based on 100 parts by weight of the mixture of the shear thickening base and the solvent (or water).
본 발명의 비교예로서 모래, 13mm 골재를 선택하였다.Sand and 13mm aggregate were selected as comparative examples of the present invention.
2. 테스트.2. Test.
높이와 직경이 각각 200mm의 연주를 제작하고 천공경 25mm, 천공장 125mm의 발파공을 천공하고 동일한 조건으로 장약한 후 실시예와 비교예로 전색하고 트라우즐 연주시험을 실시하였다. STF 1 내지 STF 5의 실시예 모두 유사한 결과로 확인되어 테스트 결과를 STF로 나타내었다.A performance of 200 mm in height and diameter was produced, and a blast hole having a hole diameter of 25 mm and a drilling factory was 125 mm, and charged under the same conditions. All of the examples of
도 6 내지 도 8에서 보이는 것처럼, 본 실시예(STF)는 비교예들에 비해 전색효과가 우수하며 충격파 발생 이후 고압의 가스 구체를 형성하고 주기적인 팽창과 수축의 맥문운동이 나타나는 것으로 확인되었고, 또한 가장 높은 연주확대 결과나왔으며 첫 번째 맥동에서 87, 55, 40, 33Mpa 순으로 맥동운동이 발생한 것으로 확인되었다.As shown in Figs. 6 to 8, it was confirmed that the present embodiment (STF) has superior color spreading effect compared to the comparative examples, forms a high-pressure gas sphere after the occurrence of a shock wave, and exhibits a pulsating motion of periodic expansion and contraction, In addition, the highest performance expansion result was obtained, and it was confirmed that the pulsating motion occurred in the order of 87, 55, 40, and 33Mpa in the first pulsation.
연주확대시험 외에 동적 분출저항실험, 발파수치해석 등도 하였으며, 그 결과 균열 및 파괴범위의 결과 실시예 > 모래 > 골재의 순으로 확인되었고, 실시예가 모래와 골재 전색방법 대비 30%발파효율이 증대되는 것으로 확인되었다.In addition to the performance expansion test, dynamic ejection resistance test and blasting numerical analysis were also conducted, and as a result, the result of cracking and fracture range was confirmed in the order of Example> Sand> Aggregate. Was confirmed.
1 : 전단농화유체 전색제,
10 : 흡수성 포장백, 20 : 물주입 포장백
21 : 비닐층, 22 : 한지층
23 : 주입 캡, 30 : 주사기
40 : 물 캡슐, 50 : 캡슐식 포장백,1: shear thickening fluid vehicle,
10: absorbent packaging bag, 20: water injection packaging bag
21: vinyl layer, 22: cold layer
23: injection cap, 30: syringe
40: water capsule, 50: capsule packaging bag,
Claims (11)
상기 전단농화유체는 상기 포장백 안에 담겨 있고 상기 물은 상기 전단농화유체와 혼합되지 않은 상태에서 사용 시 혼합되며,
상기 포장백은 내부에 물이 담긴 물 캡슐과 상기 전단농화유체가 담겨 있으며 상기 물 캡슐의 파괴를 통해 물과 상기 전단농화유체가 혼합되는 캡슐식 포장백(50)인 것을 특징으로 하는 전단농화유체 전색제.It includes shear thickening fluid, water, and packaging bag that transmits explosive power to the rock mass around the charging hole through viscoelastic behavior,
The shear thickening fluid is contained in the packaging bag, and the water is mixed when used in a state not mixed with the shear thickening fluid,
Shear thickening fluid, characterized in that the packaging bag is a capsule type packaging bag (50) in which a water capsule containing water and the shear thickening fluid are contained therein, and water and the shear thickening fluid are mixed through the destruction of the water capsule. media.
상기 장약공 안에 폭약을 장약하는 제2단계와;
상기 장약공의 빈 공간을 청구항 1에 의한 전단농화유체 전색제를 채워 전단농화유체에 의한 밀장전 분위기로 조성하는 제3단계와;
상기 폭약을 기폭시켜 상기 폭약의 폭발에너지가 손실없이 상기 전단농화유체의 점탄성 거동을 통해 상기 장약공 주변의 암반에 전달되도록 하는 제4단계를 포함하고,
상기 제3단계는 상기 전단농화유체 전색제의 전단농화유체와 물을 혼합한 후 상기 장약공을 전색하는 것을 특징으로 하는 전단농화유체 전색제를 이용한 발파 방법.A first step of perforating a long hole in the rock mass;
A second step of charging an explosive in the charging hole;
A third step of filling the empty space of the charging hole with the shear thickening fluid vehicle according to claim 1 to create an atmosphere before the tight loading by the shear thickening fluid;
A fourth step of detonating the explosive so that the explosive energy of the explosive is transmitted to the rock mass around the charging hole through the viscoelastic behavior of the shear thickening fluid without loss,
The third step is a blasting method using a shear thickening fluid sealant, characterized in that after mixing the shear thickening fluid and water of the shear thickening fluid sealant, the charging holes are filled.
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