KR102288676B1 - 복수개의 중앙공들과 복수개의 경사공들을 조합하여 배열된 패턴을 이용하는 터널 심발 발파 공법 - Google Patents
복수개의 중앙공들과 복수개의 경사공들을 조합하여 배열된 패턴을 이용하는 터널 심발 발파 공법 Download PDFInfo
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Abstract
터널 실발부에 복수개의 중앙공들과 복수개의 경사공들을 조합하여 배열하고, 상기 복수개의 중앙공들의 장약들 및 상기 복수개의 경사공들의 장약들의 순차적으로 기폭시켜 암반을 파쇄시킴으로써, 암반 파쇄시 발생되는 진동을 저감할 수 있을 뿐만 아니라 터널의 굴착 효율도 향상시킬 수 있는 터널 심발 발파 공법과 관련된 다양한 실시예들이 기술된 바, 한 실시예에 따르면, 터널 심발 발파 공법은, 터널 심발부에 복수개의 경사공들을 경사지게 천공하는 단계; 상기 터널 심발부의 중심부에 배열되고, 상기 복수개의 경사공들의 사이에 이격 배열되는 복수개의 중앙공들을 천공하는 단계; 상기 복수개의 중앙공들 및 상기 복수개의 경사공들에 장약을 장전하는 단계; 상기 복수개의 중앙공들 및 상기 복수개의 경사공들에 전색제로 전색하는 단계; 상기 복수개의 중앙공들의 장약을 기폭하는 단계; 및 상기 복수개의 경사공들의 장약을 기폭하는 단계;를 포함할 수 있으며, 이외에도 다양한 다른 실시예들이 가능하다.
Description
본 발명의 다양한 실시예들은 복수개의 중앙공들과 복수개의 경사공들을 조합하여 배열된 패턴을 형성하고, 복수개의 중앙공들의 장약과 복수개의 경사공들의 장약들의 순차적 기폭을 통해 진동 저감 및 터널 굴착 효율을 향상시킬 수 있는 터널 심발 발파 공법에 관련된 것이다.
일반적으로, 발파(發破: blasting)란 터널, 광산, 지하공간개발, 토목공사장 및 수중 등에서 암반을 파괴하는 것으로, 콘크리트 구조물의 파쇄도 있으나, 터널, 광산 및 채석장등에서 암석을 파되하기 위해서 실시하는 발파가 가장 많고 규모도 크다. 이중에서 터널의 발파는 암석에 구멍을 뚫고 그 속에 장약(예; 폭약)을 장전해서 기폭하는 것이 보통이다. 예컨데, 장약을 장전하는 장약공(예; 발파 구멍)을 천공하기 위해서 천공기(예; 유압 드립 또는 점보 드릴등)를 사용한다.
예컨데, 심발(center-cut; 심빼기)은 터널 굴진 발파로 굴질면의 대략 중앙에 터널의 인접면에 대한 급각도의 발파공을 천공하고, 가능한 많은 장약을 장전하여 모는 발파공의 기폭에 선행하여 기폭하는 발명을 말하는 것으로 터널 중앙 하부에 위치하는 것이 가장 좋으나 발파 결과나 암반에 따라 적절히 위치를 이동시켜야 한다.
이러한 발파에 의한 암석의 파쇄 양상은 보통의 밀폐공 내에서 1자유면의 경우 장약이 기폭되면, 일단계로 기폭 후 가스가 고속 분출에 의한 충격파에 의해서 장약공 주변이 분쇄 및 확대된다. 그 다음 단계로는 기폭 가스의 압력이 암석 내부에 응력분포를 일으켜 기폭 가스가 동적 효과에 의해 발생한 균열부에 침투한다. 암석이 인장력에 견디는 힘은 압축력에 견디는 힘의 1/10~1/20 정도이므로 당연히 인장력에 의해서 파쇄가 수행된다.
이와 같이, 발파공에서 기폭에 의해 충격파가 생성됨으로써, 발파공 주의로 파쇄 영역이 형성되며, 많은 균열이 발파 공벽에서 형성된다. 예컨데, 충격파가 발파 공벽에 영향을 미친 후 높은 온도와 압력 및 속도를 갖는 기폭 가스에 의해 계속해서 균열을 형성하여 균열을 넓히게 되는데 이것을 쐐기 효과라고 한다.
일반적으로 터널 발파시 적용하고 있는 심발 공법은 암반이 불량하여 발파당 굴진장이 1.5m 이하인 구간에 적용하는 브이-카트(V-cut) 발파 공법과 암반이 양호하여 발파당 굴진장이 2.0m 이상 구간에 적용하는 실린더-카트(cylinder-cut) 발파 공법이 있다.
이러한 상기 브이-카트(V-cut) 발파 공법은 터널 중앙의 중심부으로 대칭으로 경사공을 천공하되, 상하로 3~4열을 막장면에서 굴질방향으로 천공하고 확대공에 비해 장약밀도를 높여서 발파한 후 터널의 심발부를 쇄기 모양(예; V형태)으로 파쇄시키는 공법이다. 상기 브이-카트(V-cut) 발파 공법은 공저간격을 좁게 유지하고 공저부 장약이 밀장약될 때 파쇄효과가 가장 우수하다. 상기 브이-카트(V-cut) 발파 공법은 천공 및 장약 작업이 용이하고 단순하다는 장점은 있으나, 막장면의 울퉁불퉁한 암반면으로 인하여 터널 중심부을 대칭으로 경사공을 일정하게 유지시킬 수 없고, 이로 인해 공저 간격도 15cm 정도로 유지하는 것이 불가능하다. 또한, 상기 브이-카트(V-cut) 발파 공법은 1자유면 상태에서 터널의 심발부 암반을 순차적으로 쐐기 모양으로 파쇄시켜야 하기 때문에 공당 장약량이 상대적으로 많아질 수 밖에 없다. 따라서, 상기 브이-카트(V-cut) 발파 공법은 터널의 굴진 효율이 저하될 뿐만 아니라, 발파 진동이 크게 발생하는 단점이 있었다.
실린더-카트(cylinder-cut) 발파 공법은 대구경 무장약공을 터널의 심발부 중심에 설치한 후 이와 근접해서 장약공을 굴진방향과 동일하게 천공하는 발파 공법으로서, 터널의 심발부의 천공 간격이 매우 좁아 천공시 오차가 발생할 경우 소결 현상(freezing, cementation) 및 카트 오프(cut-off) 현상이 발생하여 발파 효율이 저하되었다. 더불어, 실린더-카트(cylinder-cut) 발파 공법은 무장약공의 천공 시간이 장시간 소요되기 때문에 터널 굴착 공기가 늘어나고, 이로인해 터널의 굴착 공사비도 증가하는 단점이 있었다.
본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-00312349호(2001.11.22 공고)가 있으면, 상기 선행문헌에는 단계별 전진식 브이 카트 발파 공법 " 에 대한 기술이 개시된 바가 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에서는, 터널 심발부에 복수개의 중앙공들과 복수개의 경사공들을 조합하여 배열된 패턴을 형성하고, 복수개의 중앙공들에 장전된 장약들과 복수개의 경사공들에 장전된 장약들을 순차적으로 기폭할 수 있는 터널 심발 발파 공법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예들에서는, 터널 심발부에 복수개의 중앙공들, 복수개의 주 경사공들 및 복수개의 보조 경사공들을 조합하여 배열된 패턴을 형성하고, 복수개의 중앙공들에 장전된 장약들, 복수개의 주 경사공들에 장전된 장약들 및 복수개의 보조 경사공들에 장전된 장약들을 순차적으로 기폭할 수 있는 터널 심발 발파 공법을 제공하는데 있다.
다만, 본 발명의 다양한 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 터널 심발 발파 공법은, 터널 심발부에 복수개의 경사공들을 경사지게 천공하는 단계; 상기 터널 심발부의 중심부에 배열되고, 상기 복수개의 경사공들의 사이에 이격 배열되는 복수개의 중앙공들을 천공하는 단계; 상기 복수개의 중앙공들 및 상기 복수개의 경사공들에 장약을 장전하는 단계; 상기 복수개의 중앙공들 및 상기 복수개의 경사공들에 전색제로 전색하는 단계; 상기 복수개의 중앙공들의 장약을 기폭하는 단계; 및 상기 복수개의 경사공들의 장약을 기폭하는 단계;를 포함하고, 상기 복수개의 경사공들은 상기 터널 심발부의 중심부을 기준으로 좌, 우 대칭으로 배열되며, 상기 복수개의 중앙공들의 천공경 및 상기 복수개의 경사공들의 천공경은 38 ~ 102mm로 천공하고, 상기 복수개의 경사공들의 천공 각도는 60°~ 65 °로 형성하고, 상기 복수개의 경사공들의 공저 간격은 20 ~ 30cm 로 형성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 경사공을 천공하는 단계에서는 상기 복수개의 경사공들이 상기 복수개의 중앙공들을 중심으로 동일한 길이로 배열될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 기폭하는 단계에서는 상기 터널 심발부의 암반을 파쇄하기 위해 상기 복수개의 중앙공들의 장약으로부터 상기 복수개의 경사공들의 장약으로 순차적으로 기폭할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 전색제는 상기 제 1, 2 전색제를 포함하고, 상기 제 1 전색제는 전단농화유체를 포함하며, 상기 제 2 전색제는 모래를 포함하고, 상기 복수개의 중앙공들은 상기 제 1, 2 전색제로 전색되며, 상기 복수개의 경사공들은 상기 제 2 전색제로 전색될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 중앙공들의 천공경의 크기는 상기 복수개의 경사공들의 천공경의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 중앙공들의 공저와 상기 복수개의 경사공들의 공저의 사이 간격은 162 ~ 198mm 로 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 중앙공들의 장약량은 0.10 ~ 0.15 ㎏/m 로 형성되고, 상기 복수개의 경사공들의 장약량은 0.30 ~ 0.50 ㎏/m 로 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 경사공들은 상기 복수개의 주 경사공들 및 상기 복수개의 보조 경사공들을 포함하고, 상기 복수개의 주 경사공들 및 상기 복수개의 보조 경사공들은 상기 터널 심발부의 중심부을 기준으로 좌, 우 대칭으로 배열되며, 상기 복수개의 주 경사공들은 진동 저감 및 터널의 굴착 효율을 증가시키기 위해 상기 복수개의 보조 경사공들보다 길게 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 주 경사공들 및 상기 복수개의 보조 경사공들을 천공하는 단계에서는 상기 복수개의 주 경사공들 및 상기 복수개의 보조 경사공들이 상기 복수개의 중앙공들을 중심으로 동일한 길이로 배열될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 기폭하는 단계에서는 상기 심발부의 암반을 파쇄하기 위해 상기 복수개의 보조 경사공들의 장약, 상기 복수개의 중앙공들의 장약 및 복수개의 주 경사공들의 장약으로 순차적으로 기폭될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 중앙공들의 장약량은 0.10 ~ 0.20 ㎏/m 로 형성되고, 상기 복수개의 주 경사공들의 장약량은 0.45 ~ 0.70 ㎏/m 로 형성되며, 상기 복수개의 보조 경사공들의 장약량은 0.40 ~ 0.60 ㎏/m 로 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 터널 심발부에 복수개의 중앙공들과 복수개의 경사공들을 조합하여 배열된 패턴을 형성하고, 복수개의 중앙공들에 장전된 장약들과 복수개의 경사공들에 장전된 장약들을 순차적으로 기폭시켜 암반을 파쇄함으로써, 암반 파쇄시 발생되는 진동을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 암반 파쇄 효율도 향상시킬 수 있다. 더불어, 기존의 기술(예; 브이-카트(V-cut) 발파 공법)의 경사공의 공저부분의 오차로 인해 생기는 발파 진동 증가와 발파 효율 저조 현상도 방지할 수 있고, 또한, 기존의 기술(예; 실린더-카트(cylinder-cut) 발파 공법)의 중앙공의 장약의 기폭시 발생되는 소결 현상과 카트 오프(cut-off) 현상을 방지할 수 있고, 이로인해 복수개의 중앙공들 및 복수개의 경사공들의 천공 시간을 단축할 수 있다.
또한, 복수개의 중앙공들에 장전된 장약을 사전에 기폭으로 암반을 취약화 시킨 후 복수개의 경사공들을 순차적으로 기폭시키기 때문에 암반의 파쇄 저항을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 복수개의 중앙공들 및 복수개의 경사공들에 장전된 장약의 량은 기존의 기술(예; 브이-카트(V-cut) 발파 공법)에 사용되는 장약의 량보다 작게 사용될 수 있고, 또한, 복수개의 중앙공들 및 복수개의 경사공들의 기폭의 수는 기존의 기술(예; 실린더-카트(cylinder-cut) 발파 공법)의 기폭의 수보다 줄일 수 있으므로, 터널 심발부의 시공성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 터널의 굴착 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 복수개의 중앙공들에서 발생되는 잔류공의 깊이를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 깊이가 줄어든 잔류공에 장약이 장전되지 않기 때문에 안정한 기폭을 할 수 있음은 물론 안정된 발파를 시현할 수 있다. 더불어, 암반의 발파 진동을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 터널 굴착 공기도 단축시킬 수 있고, 이로인해 암반의 발파 비용도 절감할 수 있다.
또한, 터널 심발부에 복수개의 중앙공들, 복수개의 주 경사공들 및 복수개의 보조 경사공들을 조합하여 배열된 패턴을 형성하고, 복수개의 중앙공들에 장전된 장약들, 복수개의 주 경사공들에 장전된 장약들 및 복수개의 보조 경사공들에 장전된 장약들을 순차적으로 기폭시켜 암반을 파쇄함으로써, 기존의 기술(예; 브이-카트(V-cut) 발파 공법 및 실린더-카트(cylinder-cut) 발파 공법)에 따른 터널 발파 진동 저감 기술과 대비하여 발파 진동 저감 효과, 시공성 및 경제성을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 공사 기간도 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터널 심발 발파 공법의 제 1 실시예를 보인 복수개의 중앙공들 및 복수개의 경사공들과 상기 중앙공 및 상기 복수개의 경사공들의 기폭 순서를 나타내는 패턴도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 터널 심발 발파 공법의 제 1 실시예를 보인 복수개의 중앙공들 및 복수개의 경사공들의 공정을 나타내는 흐름도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 터널 심발 발파 공법의 제 2 실시예를 보인 복수개의 중앙공들, 복수개의 주 경사공들 및 복수개의 보조 경사공들과 상기 복수개의 중앙공들, 상기 복수개의 주 경사공들 및 상기 복수개의 보조 경사공들의 기폭 순서를 나타내는 패턴도 이다.
도 4는 본 발명에 따른 터널 심발 발파 공법의 제 2 실시예를 보인 복수개의 중앙공들, 복수개의 주 경사공들 및 복수개의 보조 경사공들의 공정을 나타내는 흐름도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 터널 심발 발파 공법의 제 1 실시예를 보인 복수개의 중앙공들 및 복수개의 경사공들의 공정을 나타내는 흐름도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 터널 심발 발파 공법의 제 2 실시예를 보인 복수개의 중앙공들, 복수개의 주 경사공들 및 복수개의 보조 경사공들과 상기 복수개의 중앙공들, 상기 복수개의 주 경사공들 및 상기 복수개의 보조 경사공들의 기폭 순서를 나타내는 패턴도 이다.
도 4는 본 발명에 따른 터널 심발 발파 공법의 제 2 실시예를 보인 복수개의 중앙공들, 복수개의 주 경사공들 및 복수개의 보조 경사공들의 공정을 나타내는 흐름도 이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 일부 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
'제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, '전면', '후면', '상면', '하면' 등과 같은 도면에 보이는 것을 기준으로 기술된 상대적인 용어들은 '제1', '제2' 등과 같은 서수들로 대체될 수 있다. '제1', '제2' 등의 서수들에 있어서 그 순서는 언급된 순서나 임의로 정해진 것으로서, 필요에 따라 임의로 변경될 수 있다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수개의 중앙공들과 복수개의 경사공들을 조합하여 배열된 패턴을 이용하는 터널 심발 발파 공법은 터널 심발부(10)의 복수개의 중앙공(11)들과 복수개의 경사공(12)들의 순차적 기폭을 통해 진동 저감과 터널의 굴착 효율을 향상시키기 위한 다양한 발파 공법들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 다양한 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 터널 심발 발파 공법의 제 1 실시예를 보인 복수개의 중앙공(11)들 및 복수개의 경사공(12)들의 배열 구조와 상기 복수개의 중앙공(11)들 및 상기 복수개의 경사공(12)들의 기폭 순서를 나타내는 패턴도 이고, 도 2는 본 발명에 따른 터널 심발 발파 공법의 제 1 실시예를 보인 중앙공(11) 및 복수개의 경사공(12)들의 공정을 나타내는 흐름도 이다.
도 1, 도 2, 아래 표 1 및 표 2을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터널 심발 발파 공법은, 터널 심발부(10), 복수개의 경사공(12)들, 복수개의 중앙공(11)들 및 전색제(13)를 포함할 수 있다. 예컨데, 상기 터널 심발부(10)에 복수개의 경사공(12)들 및 복수개의 중앙공(11)들을 천공하기 위해 천공기(예; 유압드릴 또는 점보 드림등)을 사용할 수 있다.
상기 복수개의 경사공(12)들은 터널 심발부(10)가 자유면(10a) 상태에서, 상기 자유면의 내측 방향(D1)으로 갈수록 경사지게 천공될 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 경사공(12)들은 후술하는 상기 복수개의 중앙공(11)들을 중심으로 좌, 우 대칭으로 동일한 길이로 천공되어 배열될 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 경사공(12)들의 일단에는 공저가 형성될 수 있고, 상기 복수개의 경사공(12)들의 상기 공저는 상기 자유면의 내측 방향(D1)을 향하여 서로 모아질 수 있다.
상기 복수개의 중앙공(11)들은 상기 터널 심발부(10)의 중심부(C1)에 배열될 수 있고, 상기 자유면(10a)으로부터 직각으로 배열될 수 있으며, 상기 복수개의 중앙공(11)들은 상기 복수개의 경사공(12)들의 사이에 이격 배열되어 천공될 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 중앙공(11)들의 일단에는 공저가 상기 자유면의 내측 방향(D1)을 향하여 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 중앙공(11)들의 천공경 및 상기 복수개의 경사공(12)들의 천공경은 암반의 암질(예; 연암 또는 경질)에 따라 38 ~ 102mm로 천공될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 중앙공(11)들의 천공경의 크기(B1)는 마찬가지로 암반의 암질(예; 연암 또는 경질)에 따라 상기 복수개의 경사공(12)들의 천공경의 크기(B2)보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예의 복수개의 중앙공(11)들과 복수개의 경사공(12)들은 터널 심발부(10)에 천공되어 패턴을 형성할 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 중앙공(11)들과 상기 복수개의 경사공(12)들의 패턴은 굴질장이 확대부 기준 2.0m 이하의 패턴에 적용될 수 있다. 상기 터널 심발부(10)의 복수개의 경사공(12)들의 천공장은 확대부 천공장 공저와 동일 선상에 위치하도록 배열해야되기 때문에 상기 복수개의 경사공(12)들의 천공 각도(θ)를 감안하여 천공장이 결정될 수 있다. 예컨데. 상기 복수개의 경사공(12)들의 천공 각도(θ)는 상기 자유면(10a)으로부터 60°~ 65°로 경사지게 형성될 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 경사공(12)들의 천공 각도(θ)는 암반이 연암일 경우 65°이하를 유지하며, 암반이 경질일 경우 60°정도를 유지할 수 있다.
또한, 상기 복수개의 경사공(12)들의 공저 간격은 암반을 효과적으로 파쇄시키기 위해 20 ~ 30 cm로 형성될 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 경사공(12)들의 일단에 형성된 공저들의 간격을 20 ~ 30 cm 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수개의 중앙공(11)들의 공저와 상기 복수개의 경사공(12)들의 공저의 사이 간격은 암반을 효과적으로 파쇄시키기 위해 162 ~ 198mm로 형성될 수 있다.
이 상태에서, 상기 복수개의 중앙공(11)들 및 상기 복수개의 경사공(12)들에는 폭파를 위해 장약(A1)(예; 다이너마이트 직경 25 ~ 50mm)을 장전할 수 있다.
예컨데, 상기 복수개의 중앙공(11)들 및 상기 복수개의 경사공(12)들은 암반의 연암구간에 적용할 수 있다. 따라서, 상기 복수개의 중앙공(11)들의 단위 천공길이당 장약(A1)량(예; 장약 밀도)은 암반 파쇄시 발생되는 진동 저감 및 터널의 굴착 효율을 향상시키기 위해 0.10 ~ 0.15 ㎏/m 로 형성할 수 있고, 또한, 상기 복수개의 경사공(12)들의 단위 천공길이당 장약(A1)량(예; 장약 밀도)은 마찬가지로 암반 파쇄시 발생되는 진동 저감 및 터널의 굴착 효율을 향상시키기 위해 0.30 ~ 0.50 ㎏/m 로 형성할 수 있다.
그리고, 상기 복수개의 중앙공(11)들과 복수개의 경사공(12)들에는 암반의 발파 효과를 증대시키기 위해서 비뉴턴 효과 물질로 이루어진 전색제(13)로 전색할 수 있다. 예컨데, 상기 전색제(13)는 제 1, 2 전색제(13a, 13b)를 포함할 수 있고, 상기 제 1 전색제(13a)는 전단농화유체로 형성될 수 있고, 상기 제 2 전색제(13b)는 모래로 형성될 수 있다.
예컨데, 상기 제 1, 2 전색제(13a, 13b)는 상기 복수개의 중앙공(11)들에 형성된 공간(K1)에 채워질 수 있다. 예컨데, 상기 제 1 전색제(13a)는 상기 복수개의 중앙공(11)들의 공간(K1)에 채워진 장약(A1)의 후면에 배열될 수 있고, 상기 제 2 전색제(13b)는 상기 제 1 전색제(13a)의 후면에 배열될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 전색제(13b)는 상기 복수개의 경사공(12)들에 형성된 공간(K1)에 채워질 수 있다. 예컨데, 상기 제 2 전색제(13b)는 상기 복수개의 경사공(12)들의 공간(K1)에 채워진 장약(A1)의 후면에 배열될 수 있다.
여기서, 상기 전단농화유체의 구체적인 구성은 다음과 같다.
상기 전단농화유체(shear thickening fluid)는 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 전달한다.
상기 전단농화유체에 사용되는 전분은 쌀, 밀, 감자, 옥수수, 밤, 고구마, 칡, 타피오카 등이 사용될 수 있으며, 한 가지 또는 두 가지 이상의 전분이 사용되고, 전단농화유체 100중량부에 대하여 물(혼합수) 20~40중량부가 혼합되어 이루어진다. 두 가지 이상의 전분이 사용되는 경우 전술한 혼합 비율안에서 자유롭게 혼합 사용된다.
상기 전단농화유체는 영하에서 물이 결빙될 수 있으며 물의 결빙 시 정상적인 작용이 이루어지지 못하므로 동결방지제의 재료가 첨가될 수 있고 또는 단열 보관된다. 동결방지제로는 염화마그네슘 ·에틸렌글리콜 ·에틸알코올, 모노 에틸렌 글리콜, 실리카겔 등이 사용되며, 전분 100중량부에 대하여 2~20중량부가 사용된다.
또한, 상기 전단농화유체는 전분노화가 발생되는 경우 효과적인 전색의 효과를 달성하지 못하므로 전분노화를 억제하기 위하여 메틸셀룰로우스((Methyl Cellulose), 카르복시메틸셀룰로우스나트륨(CMC), 카르복시메틸스타치나트륨(Sodium Carboxymethyl Starch), 카라키난, D-솔비톨용액, 알파아밀라아제, 설탕, 글리세린지방산에스테르(glecerinfattyester), 렉틴(lecithin), 모도-디-글리세리드(Mono-Di-Glyceride) 계통, 디글리라이드(diglyceride), 염류로 염화칼슘, 염화아연, 또는 각종 이온중 음이온은 인산, 탄산, 요오드, 염소를 양이온으로 칼슘, 칼륨, 나트륨등을 사용한다.
전분노화방지제(유화제)는 전분 100중량부에 대하여 2~20중량부가 사용되며, 2중량부 미만 시 재료 분리를 막지 못하고 20중량부 초과 시 재료 분리의 큰 차이가 없으며 즉 상기 비율은 전분의 노화를 막아 전단농화유체의 정상적인 작용을 유도하면서도 경제적인 비율이다.
또한, 상기 전단농화유체의 유통 혹은 보관 시 미생물에 의한 변질 혹은 부패가 진행되면, 전색의 효과가 떨어지게 된다. 변질 또는 부패를 방지하기위하여 산도조절제(방부제)로 솔빈산칼슘, 프로피온산 나트륨, 벤조산나트륨, 살리실산, 데히드로 초산나트륨, 무수구연산, 함수구연산, DL-사과산, L-주석산, 호박산, 제1인산칼슘, 탄산칼슘(무수), 탄산수소나트륨, 폴리인산나트륨, 피로인산나트륨, 포리믹스-CS, 제2인산칼륨, 제2인산나트륨, 수산화칼슘, 구연산삼나트륨, 메타인산나트륨등을 전분 100중량부에 대하여 1~15중량부가 사용된다.
본 발명에 의한 재료적인 특징을 정리하면, 불림 물에 수화된 전분과 혼합수(물)(전분 100중량부에 대하여 20~40중량부)를 기본 재료로 하고, 여기에 동결방지제(전분 100중량부에 대하여 2~20중량부), 전분노화방지제(전분 100중량부에 대하여 2~20중량부), 산도조절제(방부제)(전분 100중량부에 대하여 1~15중량부) 중 하나 이상의 첨가제가 첨가된다.
상기 전분은 그 특성 상 물에 혼합된 후 일정 시간이 경과하면 굳는 호화 특성이 있으며, 전분의 호화 방지를 위하여 다음과 같은 제조 방법을 특징으로 한다.
상기 전분을 먼저 불림 물(불림 물은 전분을 물에 불려 수화시키는 용도의 물)에 불려 수화를 유도하는 전처리 공정을 거치게 된다. 즉, 불림 물에 전분을 넣고 불린다.
상기 전분의 불림은 상온에서 24시간 ~ 48시간이며, 이 불림을 통해 전분은 수화 상태(물을 더 이상 흡수하지 않는 포화상태)가 된다.
수화 전분(물에 불린 전분)(불림 물을 버린 상태)과 혼합수를 혼합한다. 이렇게 혼합된 전단농화유체를 발파공 안에 벌크 주입(미도시됨) 또는 파우치(미도시됨) 주입하는 것이다.
이 상태에, 본 발명의 제 1 실시예의 상기 복수개의 중앙공(11)들 및 상기 복수개의 경사공(12)들의 기폭 순서를 살펴보면, 다음과 같다.
앞서 도 1과 같이, 상기 복수개의 중앙공(11)들의 장약(A1)을 먼저 기폭시킬 수 있고, 이어서 상기 복수개의 중앙공(11)들을 중심으로 대칭으로 배열된 상기 복수개의 경사공(12)들의 장약(A1)들을 순차적으로 기폭시킬 수 있다. 연이어 상기 복수개의 중앙공(11)들의 주변에 배열된 상기 복수개의 경사공(12)들의 장약(A1)들을 기폭시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 중앙공(11)들을 중심으로 대칭으로 배열된 상기 복수개의 경사공(12)들의 장약(A1)들을 동시에 기폭시킬 수 있다. 본 실시예에서는 상기 복수개의 경사공(12)들의 장약(A1)들을 순차적으로 기폭시키는 실시예를 적용하여 설명하기로 한다.
예컨데. 앞서 도 1과 같이, 상기 복수개의 중앙공(11)들, 상기 복수개의 경사공(12)들은 상기 터널 심발부(10)에 천공되어 패턴을 형성하고, 이렇게 형성된 상기 패턴을 상기 터널의 정면에서 바라볼 때, 상기 복수개의 중앙공(11)들 및 상기 복수개의 경사공(12)들의 패턴 중에서 먼저 상기 패턴의 정중앙에 배열된 상기 중앙공(11)(①)의 장약(A1)을 기폭시킬 수 있다. 그리고, 상기 중앙공(11)의 우측에 배열된 상기 복수개의 경사공(12)(②)들의 장약(A1)들을 기폭시킬 수 있다. 그 다음 상기 중앙공(11)의 좌측에 배열된 상기 복수개의 경사공(12)(③)들의 장약(A1)들을 기폭시킬 수 있다.
그 다음, 상기 패턴의 정중앙에 배열된 상기 중앙공(11)의 상부에 배열된 다른 중앙공(11)(④)의 장약(A1)을 기폭시킬 수 있다. 그리고 상기 다른 중앙공(11)(④)의 우측에 배열된 다른 상기 복수개의 경사공(12)(⑤)들의 장약(A1)들을 기폭시킬 수 있다. 그 다음 상기 다른 중앙공(11)의 좌측에 배열된 다른 상기 복수개의 경사공(12)(⑥)들의 장약(A1)들을 기폭시킬 수 있다.
그리고, 상기 패턴의 정중앙에 배열된 상기 중앙공(11)의 하부에 배열된 또 다른 중앙공(11)(⑦)의 장약(A1)을 기폭시킬 수 있다. 그리고 상기 또 다른 중앙공(11)(⑦)의 우측에 배열된 또 다른 상기 복수개의 경사공(12)(⑧)들의 장약(A1)들을 기폭시킬 수 있다. 그 다음에 상기 또 다른 중앙공(11)(⑦)의 좌측에 배열된 또 다른 상기 복수개의 경사공(12)(⑨)들의 장약(A1)들을 기폭시킬 수 있다
이와 같이, 상기 복수개의 중앙공(11)들의 장약(A1)들 및 상기 복수개의 경사공(12)들의 장약(A1)들은 연결된 기폭 장치(미도시됨)에 의해 순차적으로 기폭시킴으로써, 상기 복수개의 중앙공(11)들의 장약(A1)들 및 상기 복수개의 경사공(12)들의 장약(A1)들은 터널 심발부(10)에 형성된 암반을 효과적으로 파쇄시킬 수 있다. 따라서, 상기 복수개의 중앙공(11)들 및 상기 복수개의 경사공(12)들은 암반의 파쇄로 인해 발생되는 진동을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 터널의 굴착 효율도 향상 시킬 수 있다.
앞서 도 2와 같이, 본 발명의 제 1 실시예의 터널 심발 발파 공법은 터널 심발부(10)의 자유면(10a)에 복수개의 중앙공(11)들 및 복수개의 경사공(12)들의 천공 위치를 표시할 수 있다.(S10)
그리고, 상기 터널 심발부(10)에 천공기(예; 유압드릴 또는 점보 드림등)를 이용하여 상기 복수개의 경사공(12)들을 천공할 수 있다.(S11) 예컨데, 상기 복수개의 경사공(12)들은 후술하는 상기 복수개의 중앙공(11)들을 중심으로 좌, 우 대칭으로 천공될 수 있다.
그 다음, 상기 복수개의 경사공(12)들의 사이에 천공기(예; 유압드릴 또는 점보 드림등)를 이용하여 상기 복수개의 중앙공(11)들을 천공할 수 있다. (S12)
그리고, 상기 복수개의 중앙공(11)들 및 상기 복수개의 경사공(12)들에 장약(A1)을 장전할 수 있다. (S13)
이 상태에서, 상기 복수개의 중앙공(11)들의 장약의 일면에 전단농화유체로 형성된 제 1 전색제(13a)을 전색하고, 상기 제 1 전색제(13a)의 일면에 모래로 형성된 제 2 전색제(13b)를 전색할 수 있다(S14) 상기 복수개의 경사공(12)들의 일면에 모래로 형성된 제 2 전색제(13b)를 전색할 수 있다(S15) 예컨데, 상기 복수개의 중앙공(11)들의 장약의 일면에 상기 제 1 전색제(13a)을 배열하고, 그 다음 상기 제 1 전색제(13a)의 일면에 모래로 형성된 제 2 전색제(13b)을 배열할 수 있다. 그리고, 상기 복수개의 경사공(12)들의 일면에 상기 제 2 전색제(13b)를 배열할 수 있다.
이 상태에서, 먼저 상기 복수개의 중앙공(11)들에 장전된 장약(A1)을 연결된 기폭 장치(미도시됨)에 의해 순차적으로 기폭할 수 있다.(S16) 그 다음, 상기 복수개의 경사공(12)들에 장전된 장약(A1)을 연결된 기폭 장치(미도시됨)에 의해 순차적으로 기폭할 수 있다. (S17) 또한, 상기 복수개의 경사공(12)들에 장전된 장약(A1)을 동시에 기폭할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 복수개의 경사공(12)들에 장전된 장약(A1)이 순차적으로 기폭되는 실시예를, 예를 들어 설명하기로 한다.
이때, 상기 터널 심발부(10)의 암반이 파쇄될 수 있다. (S18) 예컨데, 상기 복수개의 중앙공(11)들에 장전된 장약(A1) 및 상기 복수개의 경사공(12)들에 장전된 장약(A1)들은 연결된 기폭 장치(미도시됨)에 의해 순차적으로 기폭시켜 발파할 경우, 먼저 상기 복수개의 중앙공(11)들에 장전된 장약(A1)들의 기폭에 따른 폭발에너지는 상기 복수개의 중앙공(11)들에 채워진 제 1, 2 전색제(13a, 13b)에 전달되고, 이 때, 상기 제 1, 2 전색제(13a, 13b)는 상기 폭발에너지를 암반에 전달하여 암반을 파쇄할 수 있다. 이어서 시차를 두고 순차적으로 상기 복수개의 경사공(12)들에 장전된 장약(A1)들의 기폭에 따른 폭발에너지는 상기 복수개의 경사공(12)들에 채워진 제 2 전색제(13b)에 전달되고, 이 때, 마찬가지로 상기 제 2 전색제(13b)는 상기 폭발에너지를 암반에 전달하여 암반을 파쇄할 수 있다.
이와 같이, 상기 복수개의 중앙공(11)들 및 상기 복수개의 경사공(12)들의 장약(A1)들은 연결된 기폭 장치(미도시됨)에 의해 각각 순차적으로 기폭시켜 암반을 파쇄함으로써, 상기 복수개의 중앙공(11)들의 장약(A1)들 및 상기 복수개의 경사공(12)들의 장약(A1)들은 상기 터널 심발부(10)에 형성된 암반 파쇄를 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 터널 심발 발파 공법의 제 2 실시예를 보인 복수개의 중앙공(110)들, 복수개의 주 경사공(120)들 및 복수개의 보조 경사공(130)들의 배열 구조와 상기 복수개의 중앙공(110)들, 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 기폭 순서를 나타내는 패턴도 이고, 도 4는 본 발명에 따른 터널 심발 발파 공법의 제 2 실시예를 보인 복수개의 중앙공(110)들, 복수개의 주 경사공(120)들 및 복수개의 보조 경사공(130)들의 공정을 나타내는 흐름도 이다.
도 3, 도 4, 아래 표 1 및 표 2을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터널 심발 발파 공법은, 터널 심발부(100), 복수개의 보조 경사공(130)들, 복수개의 주 경사공(120)들, 복수개의 중앙공(110)들 및 전색제(140)를 포함할 수 있다. 예컨데, 상기 터널 심발부(100)에 복수개의 보조 경사공(130)들, 복수개의 주 경사공(120)들 및 복수개의 중앙공(110)들을 천공하기 위해 천공기(예; 유압드릴 또는 점보 드림등)을 사용할 수 있다.
상기 복수개의 보조 경사공(130)들은 터널 심발부(100)가 자유면(100a)상태에서 상기 자유면(100a)의 내측 방향(D1)으로 갈수록 경사지게 천공될 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 보조 경사공(130)들은 상기 자유면(100a)의 내측 방향(D1)을 향하여 서로 모아질 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 보조 경사공(130)들은 후술하는 상기 복수개의 중앙공(110)들을 중심으로 좌, 우 대칭으로 동일한 길이로 천공되어 배열될 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 일단에는 공저가 형성될 수 있고, 이러한 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 일단에 형성된 상기 공저는 상기 자유면의 내측 방향(D1)을 향하여 서로 모아질 수 있다.
상기 복수개의 주 경사공(120)들은 상기 복수개의 보조 경사공(130)들로부터 이격되게 배열되고, 상기 자유면(100a)의 내측 방향(D1)으로 갈수록 경사지게 천공될 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 주 경사공(120)들은 상기 자유면(100a)의 내측 방향(D1)을 향하여 서로 모아질 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 주 경사공(120)들은 후술하는 상기 복수개의 중앙공(110)들의 중심으로 좌, 우 대칭으로 동일한 길이로 천공되어 배열될 수 있다. 마찬가지로, 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 일단에도 공저가 형성될 수 있고, 이러한 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 일단에 형성된 공저도 상기 자유면의 내측 방향(D1)을 향하여 서로 모아질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 주 경사공(120)들은 진동 저감 및 터널의 굴착 효율을 증가시키기 위해 상기 복수개의 보조 경사공(130)들보다 길게 형성될 수 있다.
상기 복수개의 중앙공(110)들은 상기 터널 심발부(100)의 중심부(C1)에 배열될 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 중앙공(110)들은 상기 자유면의 내측 방향(D1)을 향하여 형성될 수 있고, 상기 자유면(100a)으로부터 직각으로 배열될 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 중앙공(110)들은 상기 복수개의 보조 경사공(130)들 및 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 사이에 이격 배열되어 천공될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 중앙공(110)들의 천공경, 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 천공경 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 천공경은 암반의 암질(예; 연암 또는 경질)에 따라 38 ~ 102mm로 천공될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 중앙공(110)들의 천공경의 크기(B1)는 암반의 암질(예; 연암 또는 경질)에 따라 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 천공경의 크기(B2) 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 천공경의 크기(B3)보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예의 상기 복수개의 중앙공(110)들, 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들은 터널 심발부(100)에 천공되어 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 상기 복수개의 중앙공(110)들, 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 패턴은 굴질장이 확대부 기준 2.0m 이하의 패턴에 적용될 수 있다. 예컨데, 상기 심발부(100)의 복수개의 주 경사공(120)들의 천공장 및 복수개의 보조 경사공(130)들의 천공장은 확대부 천공장 공저와 동일 선상에 위치하도록 배열해야되기 때문에 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 천공 각도(θ2) 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 천공 각도(θ1)를 감안하여 천공장이 결정될 수 있다. 예컨데. 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 천공 각도(θ2) 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 천공 각도(θ1)는 터널의 상기 자유면(100a)으로부터 60°~ 65°로 경사지게 형성될 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 천공 각도(θ2) 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 천공 각도(θ1)는 암반이 연암일 경우 65°이하를 유지하며, 암반이 경질일 경우 60°정도를 유지할 수 있다.
또한, 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 공저 간격은 암반을 효과적으로 파쇄시키기 위해 20 ~ 30 cm로 형성될 수 있다. 예컨데, 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 일단에 형성된 공저들의 간격을 20 ~ 30 cm 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수개의 중앙공(110)들의 공저와 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 공저의 사이 간격은 암반을 효과적으로 파쇄시키기 위해 162 ~ 198mm로 형성될 수 있고, 마찬가지로 상기 복수개의 중앙공(110)들의 공저와 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 공저의 사이 간격도 암반을 효과적으로 파쇄시키기 위해 162 ~ 198mm로 형성될 수 있다.
이 상태에서, 상기 복수개의 중앙공(110)들, 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들에는 폭파를 위해 장약(A1)(예; 다이너마이트 직경 25 ~ 50mm)을 장전할 수 있다.
예컨데, 상기 복수개의 중앙공(110)들, 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들은 암반의 연암 구간에 적용할 수 있다. 따라서, 상기 복수개의 중앙공(110)들의 단위 천공길이당 장약(A1)량(예; 장약 밀도)은 암반 파쇄시 발생되는 진동 저감 및 터널의 굴착 효율을 향상시키기 위해 0.10 ~ 0.20 ㎏/m 로 형성할 수 있다. 또한, 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 단위 천공 길이당 장약(A1)량(예; 장약 밀도)도 암반 파쇄시 발생되는 진동 저감 및 터널의 굴착 효율을 향상시키기 위해 0.45 ~ 0.70 ㎏/m 로 형성할 수 있으며, 마찬가지로, 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 단위 천공길이당 장약(A1)량(예; 장약 밀도)도 암반 파쇄시 발생되는 진동 저감 및 터널의 굴착 효율을 향상시키기 위해 0.40 ~ 0.60 ㎏/m 로 형성할 수 있다.
그리고, 상기 복수개의 중앙공(110)들, 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들에는 암반의 발파 효과를 증대시키기 위해서 비뉴턴 효과 물질로 이루어진 전색제(140)로 전색할 수 있다. 예컨데, 상기 전색제(140)는 제 1, 2 전색제(140a, 140b)를 포함할 수 있고, 상기 제 1 전색제(140a)는 전단농화유체로 형성될 수 있고, 상기 제 2 전색제(140b)는 모래로 형성될 수 있다.
예컨데, 상기 제 1, 2 전색제(140a, 140b)는 상기 복수개의 중앙공(110)들에 형성된 공간(K1)에 채워질 수 있다. 예컨데, 상기 제 1 전색제(140a)는 상기 복수개의 중앙공(110)들의 공간(K1)에 채워진 장약(A1)들의 일면에 채워질 수 있고, 상기 제 2 전색제(140b)는 상기 제 1 전색제(140a)의 일면에 배열될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 전색제(140b)는 상기 복수개의 보조 경사공(130)들 및 상기 복수개의 주 경사공(120)들에 형성된 공간(K1)에 채워질 수 있다. 예컨데, 상기 제 2 전색제(140b)는 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 공간(K1)에 채워진 장약(A1)들의 일면 및 상기 복수개의 주 경사공들의 공간(K1)에 채워진 장약(A1)들의 일면에 배열될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전색제(140)의 재질은 앞서 본 발명의 제 1 실시예의 전색제(도 1의 13)의 재질과 동일 또는 유사할 수 있으며, 중복되는 설명은 이하 생략한다.
이 상태에, 본 발명의 제 2 실시예의 상기 복수개의 중앙공(110)들, 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 복수개의 보조 경사공(130)들의 기폭 순서를 살펴보면, 다음과 같다.
앞서 도 3과 같이, 상기 복수개의 중앙공(110)들을 중심으로 좌, 우 대칭으로 배열된 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 장약(A1)을 먼저 기폭 장치(미도시됨)에 의해 기폭시킬 수 있고, 이어서 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 사이에 배열된 상기 복수개의 중앙공(110)들의 장약(A1)들을 상기 기폭 장치에 의해 순차적으로 기폭시킬 수 있다. 연이어 상기 복수개의 중앙공(110)들의 주변에 배열된 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 장약(A1)들도 상기 기폭 장치에 의해 기폭시킬 수 있다.
예컨데, 상기 복수개의 중앙공(110)들, 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들은 상기 터널 심발부(100)에 천공되어 패턴을 형성하고, 이렇게 형성된 상기 패턴을 정면에서 바라볼 때, 상기 패턴의 정중앙에 배열된 상기 중앙공(110)의 우측에 배열된 상기 보조 경사공(130)(①)의 장약(A1)을 먼저 기폭시킬 수 있고, 그 다음 상기 중앙공(110)의 좌측에 배열된 상기 복수개의 보조 경사공(130)(②)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있다. 그리고, 상기 패턴의 정중앙에 배열된 상기 중앙공(110)의 상부에 배열된 상기 다른 중앙공(110)의 우측에 배열된 다른 상기 보조 경사공(130)(③)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있고, 그 다음 상기 패턴의 정중앙에 배열된 상기 중앙공(110)의 상부에 배열된 다른 상기 중앙공(110)의 좌측에 배열된 다른 상기 보조 경사공(130)(④)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있다.
그리고, 상기 패턴의 정중앙에 배열된 상기 중앙공(110)의 하부에 배열된 또 다른 상기 중앙공(110)의 우측에 배열된 또 다른 상기 보조 경사공(130)(⑤)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있고, 그 다음 상기 패턴의 정중앙에 배열된 상기 중앙공(110)의 하부에 배열된 또 다른 상기 중앙공(110)의 좌측에 배열된 또 다른 상기 보조 경사공(130)(⑥)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있다.
그 다음, 상기 패턴의 정중앙에 배열된 상기 중앙공(110)(⑦)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있다.
기폭된 상기 중앙공(110)의 좌측에 배열된 상기 주 경사공(120)(⑧)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있다. 기폭된 상기 중앙공(110)의 우측에 배열된 상기 주 경사공(120)(⑨)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있다.
그리고, 상기 패턴의 정중앙에 배열된 중앙공(110)의 상부에 배열된 따른 다른 상기 중앙공(110)(⑩)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있다. 그 다음, 상기 패턴의 정중앙에 배열된 중앙공(110)의 상부에 배열된 다른 상기 중앙공(110)의 우측에 배열된 다른 상기 주 경사공(120)(⑪)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있고, 그 다음 상기 패턴의 정중앙에 배열된 중앙공(110)의 상부에 배열된 다른 상기 중앙공(110)의 좌측에 배열된 다른 상기 주 경사공(120)(⑫)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있다.
그리고, 상기 패턴의 정중앙에 배열된 중앙공(110)의 하부에 배열된 따른 또 다른 상기 중앙공(110)(⑬)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있다. 그 다음, 상기 패턴의 정중앙에 배열된 중앙공(110)의 하부에 배열된 또 다른 상기 중앙공(110)의 우측에 배열된 또 다른 상기 주 경사공(120)(⑭)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있고, 그 다음 상기 패턴의 정중앙에 배열된 중앙공(110)의 하부에 배열된 또 다른 상기 중앙공(110)의 좌측에 배열된 또 다른 상기 주 경사공(120)(⑮)의 장약(A1)을 순차적으로 기폭시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 복수개의 중앙공(110)들의 장약(A1)들, 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 장약(A1)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 장약(A1)들은 연결된 기폭 장치(미도시됨)에 의해 순차적으로 기폭시켜 암반을 파쇄시킴으로써, 상기 복수개의 중앙공(110)들의 장약(A1)들, 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 장약(A1)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 장약(A1)들은 터널 심발부(100)에 형성된 암반 파쇄를 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 복수개의 중앙공(110)들, 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들은 암반 파쇄시 발생되는 진동을 더욱 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 터널의 굴착 효율도 더욱 향상시킬 수 있다.
앞서 도 4와 같이, 본 발명의 제 2 실시예의 터널 심발 발파 공법은 터널 심발부(100)의 자유면(100a)에 복수개의 중앙공(110)들, 복수개의 주 경사공(120)들 및 복수개의 보조 경사공(130)들의 천공 위치를 표시할 수 있다.(S20)
그리고, 상기 터널 심발부(100)에 천공기(예; 유압드릴 또는 점보 드림등)를 이용하여 상기 복수개의 보조 경사공(130)들을 천공할 수 있다.(S21) 예컨데, 상기 복수개의 보조 경사공(130)들은 후술하는 상기 복수개의 중앙공(110)들을 중심으로 좌, 우 대칭으로 천공될 수 있다.
그 다음, 상기 터널 심발부(100)에 천공기(예; 유압드릴 또는 점보 드림등)를 이용하여 상기 복수개의 주 경사공(120)들을 천공할 수 있다.(S22) 예컨데, 상기 복수개의 주 경사공(120)들은 후술하는 상기 복수개의 중앙공(110)들을 중심으로 좌, 우 대칭으로 천공될 수 있다.
그 다음, 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 사이에 천공기(예; 유압드릴 또는 점보 드림등)를 이용하여 상기 복수개의 중앙공(110)들을 천공할 수 있다.(S23)
그리고, 상기 복수개의 중앙공(110)들, 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들에 장약(A1)을 장전할 수 있다.(S24)
이 상태에서, 상기 복수개의 중앙공(110)들의 장약의 일면에 전단농화유체로 형성된 제 1 전색제(140a)을 전색하고, 상기 제 1 전색제(140a)의 일면에 모래로 형성된 제 2 전색제(140b)를 전색할 수 있다.(S25) 상기 복수개의 주 경사공(120)들 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 장약의 일면에 모래로 형성된 제 2 전색제(140b)를 전색할 수 있다.(S26) 예컨데, 상기 복수개의 중앙공(110)들의 장약(A1)의 일면에 상기 제 1 전색제(140a)을 배열하고, 그 다음 상기 제 1 전색제(140a)의 일면에 상기 제 2 전색제(140b)를 배열할 수 있다.
예컨데, 상기 제 1, 2 전색제(140a, 140b)는 상기 복수개의 중앙공(110)들내에 형성된 공간(K1)에 채워질 수 있다. 상기 제 2 전색제(140b)는 상기 복수개의 주 경사공(120)들내에 형성된 공간(K1) 및 상기 복수개의 보조 경사공(130)들내에 형성된 공간(K1)에 채워질 수 있다.
이 상태에서, 먼저, 상기 복수개의 보조 경사공(130)들에 장전된 장약(A1)을 순차적으로 기폭할 수 있고,(S27) 그 다음, 상기 복수개의 중앙공(110)들에 장전된 장약(A1)을 순차적으로 기폭할 수 있다.(S28) 그 다음, 상기 복수개의 주 경사공(120)들에 장전된 장약(A1)을 순차적으로 기폭할 수 있다.(S29) 이때, 상기 터널 심발부의 암반은 파쇄될 수 있다.(S30)
예컨데, 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 장약(A1), 상기 복수개의 중앙공(110)들의 장약(A1) 및 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 장약(A1)들은 순차적으로 기폭시켜 암반을 발파할 경우, 먼저 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 장약(A1)들의 폭파에너지는 상기 복수개의 보조 경사공에 채워진 제 2 전색제(140)에 전달되고, 이 때 상기 제 2 전색제(140)는 상기 폭파에너지를 암반에 전달하여 암반을 파쇄할 수 있다.
이어서 시차를 두고, 상기 복수개의 중앙공(110)들에 장전된 장약(A1)들의 폭파에너지는 상기 복수개의 중앙공(110)들에 채워진 상기 제 1, 2 전색제(140a, 140b)에 전달되고, 이 때, 상기 제 1, 2 전색제(140a, 140b)는 폭파에너지를 암반에 전달하여 상기 암반을 파쇄할 수 있다. 이어서 시차를 두고 상기 복수개의 주 경사공(120)들에 장전된 장약(A1)들의 폭파에너지가 상기 복수개의 주 경사공(120)들에 채워진 상기 제 2 전색제(140b)로 전달되고, 이때 상기 제 2 전색제(140b)는 상기 폭파에너지를 암반에 전달하여 암반을 파쇄할 수 있다.
이와 같이, 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 장약(A1)들, 상기 복수개의 중앙공(110)들의 장약(A1)들 및 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 장약(A1)들은 연결된 기폭 장치(미도시됨)에 의해 각각 순차적으로 기폭시켜 암반을 파쇄함으로써, 상기 복수개의 보조 경사공(130)들의 장약(A1)들, 상기 복수개의 중앙공(110)들의 장약(A1)들 및 상기 복수개의 주 경사공(120)들의 장약(A1)들은 상기 터널 심발부(100)에 형성된 암반 파쇄를 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 다양한 실시예의 복수개의 중앙공들과 복수개의 경사공들을 조합하여 배열된 패턴을 이용하는 터널 심발 발파 공법은 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10, 100 : 터널 심발부 11, 110 : 중앙공
12 : 경사공 13a, 140a : 제 1 전색제
13b, 140b : 제 2 전색제
120: 주 경사공 130 ; 보조 경사공
A1 ; 장약
12 : 경사공 13a, 140a : 제 1 전색제
13b, 140b : 제 2 전색제
120: 주 경사공 130 ; 보조 경사공
A1 ; 장약
Claims (11)
- 터널 심발부에 복수개의 경사공들을 경사지게 천공하는 단계;
상기 터널 심발부의 중심부에 배열되고, 상기 복수개의 경사공들의 사이에 이격 배열되는 복수개의 중앙공들을 천공하는 단계;
상기 복수개의 중앙공들 및 상기 복수개의 경사공들에 장약을 장전하는 단계;
상기 복수개의 중앙공들 및 상기 복수개의 경사공들에 전색제로 전색하는 단계;
상기 복수개의 중앙공들의 장약을 기폭하는 단계; 및
상기 복수개의 경사공들의 장약을 기폭하는 단계;를 포함하고,
상기 복수개의 경사공들은 상기 터널 심발부의 중심부을 기준으로 좌, 우 대칭으로 배열되며,
상기 복수개의 중앙공들의 천공경 및 상기 복수개의 경사공들의 천공경은 38 ~ 102mm로 천공하고,
상기 복수개의 경사공들의 천공 각도는 60°~ 65 °로 형성하며,
상기 복수개의 경사공들의 공저 간격은 20 ~ 30cm 로 형성하고,
상기 전색제는 상기 제 1, 2 전색제를 포함하며,
상기 제 1 전색제는 전단농화유체를 포함하며, 상기 제 2 전색제는 모래를 포함하고,
상기 복수개의 중앙공들은 상기 제 1, 2 전색제로 전색되며,
상기 복수개의 경사공들은 상기 제 2 전색제로 전색되는 터널 심발 발파 공법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 경사공을 천공하는 단계에서는 상기 복수개의 경사공들이 상기 복수개의 중앙공들을 중심으로 동일한 길이로 배열되는 터널 심발 발파 공법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기폭하는 단계에서는 상기 터널 심발부의 암반을 파쇄하기 위해 상기 복수개의 중앙공들의 장약으로부터 상기 복수개의 경사공들의 장약으로 순차적으로 기폭하는 터널 심발 발파 공법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 중앙공들의 천공경의 크기는 상기 복수개의 경사공들의 천공경의 크기보다 크게 형성되는 터널 심발 발파 공법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 중앙공들의 공저와 상기 복수개의 경사공들의 공저의 사이 간격은 162 ~ 198mm 로 형성되는 터널 심발 발파 공법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 중앙공들의 장약량은 0.10 ~ 0.15 ㎏/m 로 형성되고,
상기 복수개의 경사공들의 장약량은 0.30 ~ 0.50 ㎏/m 로 형성되는 터널 심발 발파 공법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 경사공들은 상기 복수개의 주 경사공들 및 상기 복수개의 보조 경사공들을 포함하고,
상기 복수개의 주 경사공들 및 상기 복수개의 보조 경사공들은 상기 터널 심발부의 중심부을 기준으로 좌, 우 대칭으로 배열되며,
상기 복수개의 주 경사공들은 진동 저감 및 터널의 굴착 효율을 증가시키기 위해 상기 복수개의 보조 경사공들보다 길게 형성되는 터널 심발 발파 공법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 복수개의 주 경사공들 및 상기 복수개의 보조 경사공들을 천공하는 단계에서는 상기 복수개의 주 경사공들 및 상기 복수개의 보조 경사공들이 상기 복수개의 중앙공들을 중심으로 동일한 길이로 배열되는 터널 심발 발파 공법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 기폭하는 단계에서는 상기 심발부의 암반을 파쇄하기 위해 상기 복수개의 보조 경사공들의 장약, 상기 복수개의 중앙공들의 장약 및 복수개의 주 경사공들의 장약으로 순차적으로 기폭되는 터널 심발 발파 공법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 복수개의 중앙공들의 장약량은 0.10 ~ 0.20 ㎏/m 로 형성되고,
상기 복수개의 주 경사공들의 장약량은 0.45 ~ 0.70 ㎏/m 로 형성되며,
상기 복수개의 보조 경사공들의 장약량은 0.40 ~ 0.60 ㎏/m 로 형성되는 터널 심발 발파 공법.
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| KR1020210038223A KR102288676B1 (ko) | 2021-03-24 | 2021-03-24 | 복수개의 중앙공들과 복수개의 경사공들을 조합하여 배열된 패턴을 이용하는 터널 심발 발파 공법 |
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| KR1020210038223A KR102288676B1 (ko) | 2021-03-24 | 2021-03-24 | 복수개의 중앙공들과 복수개의 경사공들을 조합하여 배열된 패턴을 이용하는 터널 심발 발파 공법 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115468466A (zh) * | 2022-10-09 | 2022-12-13 | 中铁二局集团有限公司 | 一种小断面隧道钻爆开挖掏槽方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101551905B1 (ko) * | 2015-06-02 | 2015-09-18 | 김상숙 | 대구경과 소구경의 장약공을 이용한 터널 발파 패턴 및 터널 발파 방법 |
| KR101823432B1 (ko) * | 2016-09-07 | 2018-01-30 | 에스에이치엠앤씨주식회사 | 브이 투 코파 컷 심빼기 발파공법 |
-
2021
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