KR102312036B1

KR102312036B1 - 포켓장약 발파공법

Info

Publication number: KR102312036B1
Application number: KR1020210028057A
Authority: KR
Inventors: 윤철헌
Original assignee: 주식회사 제가이앤씨
Priority date: 2021-03-03
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2021-10-14

Abstract

본 발명은 포켓장약 발파공법으로서, 제1자유면과 제2자유면을 갖는 벤치 발파에 있어서, 발파공을 천공하는 제1 단계; 상기 발파공에 주장약과 포켓장약으로 분산하여 장약하되, 포켓장약의 장약량은 상기 주장약의 장약량과 다르며 상기 주장약보다 상부에 장약하는 제2 단계; 상기 발파공에 보호공을 설치하여 발파로 파쇄되는 전면을 보호하는 제3 단계; 및 상기 발파공을 점화하여 발파하는 제4 단계;를 포함하며, 상기 제1 단계는, 천공 지름이 76mm 미만인 소구경으로 간격을 좁혀, 길이가 긴 발파공과 길이가 짧은 발파공을 교대로 천공하여 불필요한 천공 비용을 절감하며, 상기 제2 단계는, 상기 긴 발파공에 주장약과 포켓장약으로 분산하여 장약하며, 상기 짧은 발파공은 연속으로 장약하며, 상기 포켓장약의 장약량은 주장약의 장약량에 비해 적은 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 도심지에서 장공을 활용한 분산 발파가 가능하여, 발파횟수를 줄이고 공사 기간 단축 및 공사비 절감의 효과가 있다.

Description

포켓장약 발파공법{Pocket Charge Blasting Method}

본 발명은 발파공법에 관한 것으로서, 장약을 분산하여 발파공법의 효율성을 증대한 포켓장약 발파공법에 관한 것이다.

도심지 재개발,재건축 터파기와 도로개설 및 확장공사, 산업단지 택지 조성공사, 물류창고, 주민 편의시설 공사 등 토목공사에 의한 발파시공이 많아지면서 주거지역, 정밀설비공장, 가축사육장, 양식장 등으로부터 민원이 증가하고 있다. 중앙환경분쟁조정위원회에 접수된 환경 분쟁 가운데 상당수는 공사현장의 진동과 소음, 먼지 및 비산석으로 인한 것이며, 발파공법은 통상 상기(上記)의 공해요소를 모두 포함하여 많은 민원을 유발한다.

이에 따라, 2003년 국토교통부는 “암발파 설계 및 시험발파 잠정지침”을 보완하여, 2007년 1월부터 건설공사에 적용할 “도로공사 노천발파 설계,시공 지침”을 적용하도록 한 바 있다. 상기 지침은 지발당장약량 등을 기준으로 6가지 TYPE의 발파공법을 제시하며, 보안물건의 허용진동기준과 이격거리에 따라 "거리~지발당장약량 조견표"에 의거 설계자가 쉽게 적정 발파공법을 선정할 수 있도록 하였다.

하지만, 상기 2007년도 지침도 실질적으로 종래 지침과 대동소이(大同小異)한 것으로서, 전술한 6가지 TYPE의 발파공법은 지발당장약량과 발파공 길이의 한계를 극복하지 못하였다. 국토교통부에서 제시한 최소 규모의 발파공법을 적용하더라도, 보안물건이 근접한 노천발파 시 장공의 벤치 발파는 불가하며, 발파횟수의 증가로 공사 기간을 준수하기 어려운 것이다.

한편, 이와 관련한 선행기술로서 분산장약(deck charge) 발파공법은 발파공 내에 폭약을 다단으로 분산 장약하고, 동시 또는 순차 발파하여 발파진동을 억제하는 기술이다.

분산장약 발파공법과 관련한 특허 문헌으로서, 한국등록특허 제10-2009967호(다중 다단 분산장약 기법을 이용한 장공발파공법)는 상부 주장약과 하부 주장약 사이에 폭발력이 약한 보조폭약을 장약한다. 그러나, 이 경우 보조폭약의 선(先)기폭으로 강한 암석에서 사용이 곤란하며, 중간 장약의 선(先)기폭에 의해 상부 장약의 Cut-off 발생 우려가 있다. 또한, 현재 국내는 저폭속 화약류를 다양하게 생산하지 않아 공법의 적용성과 범용성이 낮다.

한국등록특허 제10-1303260호(분산장약 발파공법)은 전형적인 분산장약 공법으로서, 공당 폭약량을 다단으로 동일하게 나누어 분산 장약하는 것과 그 발파순서를 제시하고 있다. 그러나, 그밖에 실시에 필수적인 요소(예를 들어, 발파공 직경에 따른 장약 및 전색 길이, 장약량 및 장약 방법, 파쇄 입도 조절, 다 자유면의 확보, 비산 제어방법)는 개시하지 않는다.

또한, 이 문헌에서 개시된 3단 및 4단 분산장약의 경우, 동일 장약량의 분산으로 암석의 응력이 강한 벤치 바닥에서 토우(Toe)가 발생할 가능성이 크고, 4단 이상은 뇌관단차의 한계로 전기뇌관을 사용하기 어려운 문제가 있다. 즉, 발파공법의 효용성과 활용성은 여전히 낮다.

등록특허공보 제10-2009967호 등록특허공보 제10-1303260호

본 발명은 암석의 파쇄입도 조절이 가능하고, 뇌관의 방식과 관계없이 현장 여건에 맞추어 활용 가능하며, 지발당장약량을 줄여 진동, 소음 및 비산(飛散)에 의한 발파공해를 최소화하고, 발파횟수를 줄이며 발파효율을 높여 공기를 단축할 수 있는 발파공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 포켓장약 발파공법으로서, 제1자유면과 제2자유면을 갖는 벤치 발파에 있어서, 발파공을 천공하는 제1 단계; 상기 발파공에 주장약과 포켓장약으로 분산하여 장약하되, 포켓장약의 장약량은 상기 주장약의 장약량과 다르며 상기 주장약보다 상부에 장약하는 제2 단계; 상기 발파공에 보호공을 설치하여 발파로 파쇄되는 전면을 보호하는 제3 단계; 및 상기 발파공을 점화하여 발파하는 제4 단계;를 포함하며, 상기 제1 단계는, 천공 지름이 76mm 미만인 소구경으로 간격을 좁혀, 길이가 긴 발파공과 길이가 짧은 발파공을 교대로 천공하여 불필요한 천공 비용을 절감하며, 상기 제2 단계는, 상기 긴 발파공에 주장약과 포켓장약으로 분산하여 장약하며, 상기 짧은 발파공은 연속으로 장약하며, 상기 포켓장약의 장약량은 주장약의 장약량에 비해 적은 것을 특징으로 한다.

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또한, 바람직하게는, 포켓장약 발파공법으로서, 제1자유면과 제2자유면을 갖는 벤치 발파에 있어서, 발파공을 천공하는 제1 단계; 상기 발파공에 주장약과 포켓장약으로 분산하여 장약하되, 포켓장약의 장약량은 상기 주장약의 장약량과 다르며 상기 주장약보다 상부에 장약하는 제2 단계; 상기 발파공에 보호공을 설치하여 발파로 파쇄되는 전면을 보호하는 제3 단계; 및 상기 발파공을 점화하여 발파하는 제4 단계;를 포함하며, 상기 제1 단계는, 발파공의 직경이 76mm 이상이고, 벤치 상부에서 5 내지 10도 경사로 천공하며, 최소저항선(B)은 공간간격(S)의 1.4배 이상이고, 상기 제2 단계는, 상기 주장약을 발파공 직경의 50배 내지 60배 범위의 길이로 장약하고, 상기 포켓장약을 상기 주장약보다 더 길게 연속 장약하여, 상기 포켓장약의 장약량을 상기 주장약의 장약량에 비해 크게 하며, 댐, 방조제에서 특수하게 사용되는 대괴암석의 채취가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 제1 단계는, 서브드릴링(U) 깊이가 발파공 지름의 8배 내지 12배이고, 상기 제2 단계는, 상기 주장약과 상기 포켓장약 사이의 전색 길이가 1m 이상이다.

본 발명에 따르면, 도심지에서 장공을 활용한 분산 발파가 가능하여, 발파횟수를 줄이고 공사 기간 단축 및 공사비 절감의 효과가 있다. 또한, 지발당장약량의 감소로 인접 보안물건에 미치는 진동과 소음이 제어되어 민원 발생을 최소화할 수 있다. 또한, 암석의 파쇄입도 조절이 가능하여 발파 후 파쇄암의 활용 목적에 따라 작업 편의성을 증대한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포켓장약 발파공법(100)에서 시공되는 발파공을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포켓장약 발파공법(200)에서 시공되는 발파공을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 포켓장약 발파공법(300)에서 시공되는 발파공을 도시한 것이다.

본 발명에서 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 설명을 생략하였다.

본 발명의 실시예에 따른 포켓장약 발파공법은 발파공을 천공하는 제1 단계(S10)와, 상기 발파공에 주장약과 포켓장약으로 분산하여 장약하되, 포켓장약을 상기 주장약의 장약량과 다르게 하여 상기 주장약보다 상부에 장약하는 제2 단계(S20)와, 상기 발파공에 발파보호공을 설치하여 발파로 파쇄되는 전면을 보호하는 제3 단계(S30) 및 상기 발파공을 점화하여 발파하는 제4 단계(S40)를 포함한다.

제1 단계(S10)는 통상의 천공 방법으로 천공할 수 있으며, 벤치의 상부에서 수직 또는 경사 방향으로 천공할 수 있다. 천공 지름은 폭약을 장약하기 용이하도록 설계된 내용에 따라 통상의 기술자가 적절한 지름을 선택할 수 있다.

제2 단계(S20)는 제1 단계(S10)에서 천공한 발파공에 폭약을 장약하는 단계로서, 장약된 폭약을 모래 또는 자갈로 전색하는 단계와 폭약의 점화 순서에 따른 전폭약포의 배치 단계를 포함할 수 있다.

제3 단계(S30)는 공지된 다양한 발파 보호공을 설치할 수 있으며, 발파회로를 결선하는 단계를 포함할 수 있고, 제4 단계(S40)는 뇌관단차를 이용하여 다자유면을 확보하는 순서에 따라 순차적으로 발파할 수 있다. 또한, 다양한 크기의 파쇄암을 얻기 위해 주장약과 포켓장약이 서로 다른 기폭단차에 의해 발파될 수 있다.

이하, 포켓발파공법의 제1 실시예 내지 제3 실시예를 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포켓장약 발파공법(100)에서 시공되는 발파공(120) 단면을 도시한 것이다. 발파공(120)의 내부를 보면, 주장약(146)의 상부에 포켓장약(148)이 장약된다. 도 1a는 포켓장약(148)이 연속으로 장약된 발파공을 도시하고, 도 1b는 포켓장약(148)이 2단으로 분산 장약된 발파공을 도시한다. 발파공(120)에서 주장약(146)과 포켓장약(148) 외 나머지 부분은 전색물(150)에 의해 전색된다. 전색물(150) 모래 또는 자갈이나 모래와 자갈을 혼합한 것일 수 있다.

도 1a와 같이, 포켓장약 발파공법(100)은 발파공(120) 당 상기 포켓장약(148)이 하나로 연속되고, 이 경우 포켓장약(148)은 공당장약량의 10% 내지 30% 범위로 장약될 수 있다.

또한, 도 1b와 같이, 포켓장약 발파공법(100)은 발파공(120) 당 상기 포켓장약(148)이 두 개로 분산되고, 포켓장약(148)은 공당장약량의 10% 내지 20% 범위로 장약될 수 있다.

포켓장약 발파공법(100)은 주장약(146)과 포켓장약(148)을 분리하고, 포켓장약(148)을 연속장약하거나 분산장약 하면서, 포켓장약(148)의 장약량 범위를 주장약(146)의 장약량과 다르게 형성한다.

포켓장약 발파공법(100)은 포켓 수와 공당장약량을 암석의 지질학적, 역학적 특성에 맞게 배분 가능하다. 또한, 발파공(120) 하부의 주장약(146)은 벤치 바닥의 토우(Toe) 발생을 억제하고, 포켓장약(148)은 벤치 상부의 최적의 파쇄 입도를 만든다. 포켓장약 발파공법(100)은 발파진동을 최소로 제어함과 동시에 대괴암석의 발생을 억제하여 불필요한 2차 소할 발파를 예방할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포켓장약 발파공법(200)에서 시공되는 발파공(220) 단면을 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 발파공 지름이 76mm 미만으로 된 길이가 긴 발파공(220)과 길이가 짧은 발파공(222)이 교대로 천공되고, 상기 긴 발파공(220)에 주장약(246)과 포켓장약(248)이 분산 장약되며, 상기 짧은 발파공(222)은 연속으로 장약된다. 상기 긴 발파공(220)의 포켓장약(248)은 공당장약량의 10% 내지 20% 범위로 장약될 수 있다. 또 다른 실시예의 경우, 긴 발파공에서 포켓장약이 생략되는 대신 짧은 발파공이 포켓장약의 역할을 할 수 있다.

또한, 포켓장약 발파공법(200)에서, 하나의 짧은 발파공(222)과 그 옆에 인접한 하나의 긴 발파공(220)에 대하여, 짧은 발파공(222)의 뇌관이 먼저 점화되고, 다음은 그 옆에 있는 긴 발파공(220)의 포켓장약(248)이 점화되며, 다음으로 긴 발파공(220)의 주장약(246)이 점화된다. 그리고 동일한 순서로 복수 발파공의 발파가 반복된다.

짧은 발파공(222)의 선기폭에 의해 자유면이 확보되면서, 긴 발파공(220)의 포켓장약(248)은 주장약(246)보다 적은 장약량으로 대등한 발파 효과를 얻을 수 있다.

포켓장약 발파공법(200)은 절리가 없는 강한 암석에 적절하고, 암석의 파쇄도와 채석량이 양호할 뿐만 아니라 발파 시 비산이 적다. 또한, 소구경(76mm 미만)으로 간격을 좁혀 천공하여 불필요한 천공비용을 절감하면서 대구경 발파공과 대등한 발파 효과가 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 포켓장약 발파공법(300)에서 시공되는 발파공(320) 단면을 도시한 것이다. 포켓장약 발파공법(300)은 댐, 방조제 건설현장 등에서 특수하게 사용되는 대괴암석의 채취가 용이하다.

포켓장약 발파공법(300)에서 벤치의 높이(H)는 15m 내지 20m로 형성되고, 발파공(320)은 벤치의 상부에서 5도 내지 10도의 경사로 천공되며 발파공(320) 지름(d)이 76mm 내지 115mm 범위에 있다. 발파공(320)의 천공 시 최소저항선(B)은 공간간격(S)의 1.4배 내지 1.7배 범위로 형성되며, 목적에 따라 2배 이상일 수 있다. 또한, 천공 시 서브드릴링(U)은 발파공 지름(d)의 8배 내지 12배로 구비된다. 바람직하게는, 서브드릴링(U)은 발파공 지름(d)의 10배일 수 있다.

포켓장약 발파공법(300)에서 발파공(320) 하부의 주장약(346)은 발파공 지름(d)의 50배 내지 60배의 길이로 비중이 큰 폭약이 연속장약 될 수 있다. 바람직하게는, 하부의 주장약(346)은 발파공의 지름(d)의 55배로 할 수 있다. 또한, 주장약(346)은 경암(>100MPa)의 경우 장약량이 650g/m^3보다 크고, 연암(<100MPa)의 경우 장약량이 500g/m^3보다 적다. 발파공(320) 상부의 포켓장약(348)은 주장약(346)의 장약 길이보다 길게 장약되며, 주장약(346)과 포켓장약(348) 사이에 위치한 전색물(350)의 전색길이는 적어도 1m 이상으로 형성된다.

상기와 같이 연속장약을 포켓장약으로 전환할 경우, 가스압의 파장과 주기가 충격파의 파장에 비해 길어 겨우 수십 ms(mill1second) 정도 차이로 분리된 경우라도 그 최대압이 더해져 집중작용하고, 지발당장약량은 감소하며 전색길이가 증가하여 발파효율을 증대하고 진동과 소음을 줄일 수 있다. 또한, 발파에 의한 암석 팽창률이 25% 이상이 되므로 파쇄도가 양호한 암석을 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다.

d : 발파공의 지름
D : 천공장
H : 벤치 높이
S : 공간 간격
B : 최소저항선
U : 서브드릴링(Sub-drilling)
10 : 제1 자유면
12 : 제2 자유면
14 : 제3 자유면
120, 220, 320: 발파공
130, 230, 330 : 뇌관
146, 246, 346 : 주장약
148, 248, 348 : 포켓장약
150, 250, 350 : 전색물
222: 짧은 발파공

Claims

포켓장약 발파공법으로서,
제1자유면과 제2자유면을 갖는 벤치 발파에 있어서,
발파공을 천공하는 제1 단계;
상기 발파공에 주장약과 포켓장약으로 분산하여 장약하되, 포켓장약의 장약량은 상기 주장약의 장약량과 다르며 상기 주장약보다 상부에 장약하는 제2 단계;
상기 발파공에 보호공을 설치하여 발파로 파쇄되는 전면을 보호하는 제3 단계; 및
상기 발파공을 점화하여 발파하는 제4 단계;를 포함하며,
상기 제1 단계는,
천공 지름이 76mm 미만인 소구경으로 간격을 좁혀, 길이가 긴 발파공과 길이가 짧은 발파공을 교대로 천공하여 불필요한 천공 비용을 절감하며,
상기 제2 단계는, 상기 긴 발파공에 주장약과 포켓장약으로 분산하여 장약하며, 상기 짧은 발파공은 연속으로 장약하며,
상기 포켓장약의 장약량은 주장약의 장약량에 비해 적은 것을 특징으로 하는 발파공법.
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포켓장약 발파공법으로서,
제1자유면과 제2자유면을 갖는 벤치 발파에 있어서,
발파공을 천공하는 제1 단계;
상기 발파공에 주장약과 포켓장약으로 분산하여 장약하되, 포켓장약의 장약량은 상기 주장약의 장약량과 다르며 상기 주장약보다 상부에 장약하는 제2 단계;
상기 발파공에 보호공을 설치하여 발파로 파쇄되는 전면을 보호하는 제3 단계; 및
상기 발파공을 점화하여 발파하는 제4 단계;를 포함하며,
상기 제1 단계는,
발파공의 직경이 76mm 이상이고, 벤치 상부에서 5 내지 10도 경사로 천공하며, 최소저항선(B)은 공간간격(S)의 1.4배 이상이고,
상기 제2 단계는,
상기 주장약을 발파공 직경의 50배 내지 60배 범위의 길이로 장약하고, 상기 포켓장약을 상기 주장약보다 더 길게 연속 장약하여, 상기 포켓장약의 장약량을 상기 주장약의 장약량에 비해 크게 하며, 댐, 방조제에서 특수하게 사용되는 대괴암석의 채취가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 발파공법.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 단계는,
서브드릴링(U) 깊이가 발파공 지름의 8배 내지 12배이고,
상기 제2 단계는,
상기 주장약과 상기 포켓장약 사이의 전색 길이가 1m 이상인 발파공법.