KR102331732B1 - 물의 급속 냉각 팽창력을 이용한 동결 발파와 물의 급속 가열에 의한 기화 팽창력을 융합한 미진동 터널 발파 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미진동 터널 발파 공법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법은, 터널의 굴착단면에 복수의 천공홀을 천공하는 단계; 복수의 천공홀 중 복수의 제1 천공홀 각각에 물의 냉각 팽창력에 의해 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 균열을 발생시키는 복수의 균열 발생체를 설치하는 단계; 복수의 천공홀 중 복수의 제2 천공홀 각각에 물의 기화 팽창력에 의해 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시키는 복수의 파쇄 발생체를 설치하는 단계; 복수의 균열 발생체 각각에 물을 주입한 후, 복수의 균열 발생체 각각에 주입된 물을 냉각시켜 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 균열을 발생시키는 단계; 복수의 파쇄 발생체 각각에 물을 주입한 후, 복수의 파쇄 발생체 각각에 주입된 물을 기화시켜 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시키는 단계; 및 복수의 제1 천공홀 각각의 균열된 주변 암반 및 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 파쇄된 주변 암반을 동시에 분출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

물의 급속 냉각 팽창력을 이용한 동결 발파와 물의 급속 가열에 의한 기화 팽창력을 융합한 미진동 터널 발파 공법{Micro-vibration tunnel blasting method combining freeze blasting with rapid cooling expansion of water and vaporization expansion with rapid heating of water}

본 발명은 미진동 터널 발파 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 발파 공법에 비해 진동 및 소음을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 터널 굴착 작업에 필요한 비용 및 기간을 절감시킬 수 있도록 물의 급속 냉각 팽창력을 이용한 동결 발파와 물의 급속 가열에 의한 기화 팽창력을 융합한 미진동 터널 발파 공법에 관한 것이다.

일반적으로 산악 지역을 관통하는 도로, 철로 또는 도심지 지하철을 건설하기 위하여 터널을 굴착하고 있으며, 산악 지역 및 도심지 지하 공간은 다양한 종류의 암류로 구성된 연암층, 연경암층 또는 경암층의 지질 구조를 가지고 있다.

이와 같이 터널을 굴착할 때에는 다이너마이트 등 폭약의 발파에 의한 굴착 공법이 다른 기계적 굴착 공법에 비하여 원가 비용이 다소 높으나 굴착 속도가 빠르기 때문에 널리 사용되고 있다. 그러나, 이러한 발파에 의한 터널 발파 공법은 전세계적인 테러 공포에 의해 민간의 화약류 취급이 지극히 제한되어 시장 축소가 90% 이상 진행 중이며, 주변 환경에 예기치 못한 물질적, 정신적 피해가 발생되어 심각한 민원 발생과 사회 문제 이슈화로 화약을 사용하지 못하거나 적은 양을 사용하는 저진동, 안전 발파 대체 기술이 현장 수요 밀착형으로 개발이 필요하다.

특히, 최근 증가하는 교통량에 대한 지상 개발의 한계점을 효율적으로 수용하기 위한 지하 교통 인프라 건설이 급증하면서 다수의 터널이 인구가 밀집되어 있는 시가지 또는 기존의 주요 보안 물건 등에 인접하여 시공되는 사례가 늘고 있는데, 주택가 또는 시가지에 인접하여 터널 발파 작업을 수행할 때에 동반되는 진동과 소음에 의한 민원 발생이 급증하면서 이로 인한 공사 기간 연장과 원가, 비용이 증가하고 있는 실정이다.

현재 도심지 터널 발파에서 진동을 최소화하기 위해 여러 가지 공법들이 제안되어 왔으나 이러한 공법들은 대부분 기계적인 굴착 방법을 이용하거나, 소규모 제어 발파 공법을 응용하는 경우가 대부분이다. 그러나, 이러한 터널 굴착 공법은 생산성과 시공성이 저하되고 그에 따라 공사 기간이 지연되고 최종 시공사 수익 구조 위험 부담이 가중되고 있다.

따라서, 기존의 발파 공법에 비해 진동 및 소음을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 터널 굴착 작업에 필요한 비용 및 기간을 절감시킬 수 있는 미진동 터널 발파 공법이 요구된다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 터널의 굴착단면에 천공된 복수의 천공홀에 주입된 물의 냉각 팽창력(또는, 동결 팽창력, 이하 동일) 및 기화 팽창력을 이용하여 주변 암반을 균열시킨 상태에서 굴착단면을 파쇄함으로써, 기존의 발파 공법에 비해 진동 및 소음을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 터널 굴착 작업에 필요한 비용 및 기간을 절감시킬 수 있는 미진동 터널 발파 공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법은, 터널의 굴착단면에 복수의 천공홀을 천공하는 단계; 상기 복수의 천공홀 중 복수의 제1 천공홀 각각에 물의 냉각 팽창력에 의해 상기 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 균열을 발생시키는 복수의 균열 발생체를 설치하는 단계; 상기 복수의 천공홀 중 복수의 제2 천공홀 각각에 물의 기화 팽창력에 의해 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시키는 복수의 파쇄 발생체를 설치하는 단계; 상기 복수의 균열 발생체 각각에 물을 주입한 후, 상기 복수의 균열 발생체 각각에 주입된 물을 냉각시켜 상기 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 균열을 발생시키는 단계; 상기 복수의 파쇄 발생체 각각에 물을 주입한 후, 상기 복수의 파쇄 발생체 각각에 주입된 물을 기화시켜 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시키는 단계; 및 상기 복수의 제1 천공홀 각각의 균열된 주변 암반 및 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 파쇄된 주변 암반을 동시에 분출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 복수의 천공홀은, 상기 굴착단면의 중앙부에 천공되는 심발공; 상기 심발공으로부터 미리 정해진 간격으로 2 열 이상 배열되며, 상기 심발공의 외곽 형상을 따라 미리 정해진 간격으로 천공되는 복수의 확대공; 상기 터널의 굴착단면 하단에 미리 정해진 간격으로 천공되는 복수의 바닥공; 및 상기 터널의 외곽으로부터 미리 정해진 거리만큼 이격된 위치에, 상기 터널의 외곽 형상을 따라 미리 정해진 간격으로 천공되는 복수의 외곽공을 포함하며, 상기 복수의 제1 천공홀은, 상기 복수의 확대공 중 상기 심발공으로부터 이격된 거리가 미리 정해진 기준 값보다 가까운 열에 배치된 복수의 제1 확대공, 상기 복수의 바닥공 및 상기 복수의 외곽공을 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 복수의 균열 발생체는 각각, 외부로부터 물이 주입되는 제1 물 주입관; 상기 제1 물 주입관과 인접하게 배치되며, 외부로부터 주입된 냉매로 상기 제1 물 주입관을 통해 주입된 물을 냉각시키는 냉매 주입관; 상기 복수의 제1 천공홀 각각에 삽입되며, 외부를 향하는 일단이 개구되고 내부에 상기 제1 물 주입관 및 상기 냉매 주입관이 수용되는 제1 워터 갭 캡슐; 및 상기 복수의 제1 천공홀 각각의 입구에 고정되며, 상기 제1 워터 갭 캡슐의 개구된 일단을 밀폐하고 상기 제1 물 주입관 및 상기 냉매 주입관을 고정하는 제1 고정 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 균열 발생체는 각각, 상기 제1 물 주입관 및 상기 냉매 주입관을 감싸도록 상기 제1 워터 갭 캡슐의 내부에 충진된 물 흡수제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 예로, 상기 복수의 파쇄 발생체는 각각, 외부로부터 물이 주입되는 제2 물 주입관; 상기 제2 물 주입관과 인접하게 배치되며, 폭발에 의해 상기 제2 물 주입관을 통해 주입된 물을 기화시키는 정밀 폭약; 상기 복수의 제2 천공홀 각각에 삽입되며, 외부를 향하는 일단이 개구되고 내부에 상기 제2 물 주입관 및 상기 정밀 폭약이 수용되는 제2 워터 갭 캡슐; 및 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 입구에 고정되며, 상기 제2 워터 갭 캡슐의 개구된 일단을 밀폐하고 상기 제2 물 주입관 및 상기 정밀 폭약을 고정하는 제2 고정 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 예로, 상기 복수의 파쇄 발생체는 각각, 외부로부터 물이 주입되는 제2 물 주입관; 상기 제2 물 주입관과 인접하게 배치되며, 외부로부터 인가된 전류에 의해 임펄스 신호를 발생시켜 상기 제2 물 주입관을 통해 주입된 물을 기화시키는 임펄스 발생기; 상기 복수의 제2 천공홀 각각에 삽입되며, 외부를 향하는 일단이 개구되고 내부에 상기 제2 물 주입관 및 상기 임펄스 발생기가 수용되는 제2 워터 갭 캡슐; 및 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 입구에 고정되며, 상기 제2 워터 갭 캡슐의 개구된 일단을 밀폐하고 상기 제2 물 주입관 및 상기 임펄스 발생기를 고정하는 제2 고정 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에 따르면, 터널의 굴착단면에 천공된 복수의 천공홀에 주입된 물의 냉각 팽창력 및 기화 팽창력을 이용하여 주변 암반을 균열시킨 상태에서 굴착단면을 파쇄 분출함으로써, 기존의 발파 공법에 비해 진동 및 소음을 최소화할 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에 따르면, 복수의 제1 천공홀에 주입된 물의 냉각 팽창력을 이용하여 주변 암반을 먼저 1차적으로 균열시킨 후, 복수의 제2 천공홀에 주입된 물의 기화 팽창력을 이용하여 주변 암반을 2차적으로 파쇄 분출함으로써, 기존의 발파 공법에 비해 진동 및 소음을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 보다 적은 개수의 천공홀을 천공하여 터널을 효율적으로 굴착할 수 있으므로 터널 굴착 작업에 필요한 비용 및 기간을 절감시킬 수 있으므로 작업 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에 따르면, 물의 냉각 팽창력을 이용한 발파 공법(동결 발파 공법)과, 물의 기화 팽창력을 이용한 발파 공법(수폭 발파 공법)을 서로 융합함으로써, 저진동 및 저소음 발파 공법을 구현할 수 있을 뿐 아니라, 보다 정밀하고 안정적으로 제어 가능한 발파 공법을 구현할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 터널의 굴착단면에 천공된 복수의 천공홀을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 터널의 굴착단면에 천공홀을 천공하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 복수의 제1 천공홀을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 사용되는 균열 발생체의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 복수의 제2 천공홀을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 사용되는 파쇄 발생체의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 사용되는 파쇄 발생체의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 물의 냉각 팽창력 및 기화 팽창력에 의해 복수의 제1 천공홀 각각 및 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 순차적으로 균열 및 파쇄 분출을 발생시키는 모습을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 복수의 천공홀 주변에 균열된 암반을 파쇄하는 모습을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의하여 미진동 터널 발파 공법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법을 나타내는 순서도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법은, 먼저 터널(1)의 굴착단면(1a)에 복수의 천공홀(10, 20, 30)을 천공할 수 있다(S110).

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 터널의 굴착단면에 천공된 복수의 천공홀을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 터널의 굴착단면에 천공홀을 천공하는 모습을 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 천공홀(10, 20, 30)은 심발공(10), 복수의 확대공(20), 복수의 바닥동(30) 및 복수의 외곽공(40)으로 구성될 수 있다.

심발공(10)은 터널(1)의 굴착단면(1a) 중앙 부분에 천공되고, 내부 심발 공간에 자유면이 형성될 수 있다. 또한, 복수의 확대공(20)은 심발공으로부터 터널(1)의 외곽(1b)을 향해 미리 정해진 간격으로 2 열 이상 방사상으로 배열되며, 심발공(10)의 외곽(1b)의 형상을 따라 미리 정해진 간격으로 천공될 수 있다.

도 2에서는 심발공(10)의 외곽으로부터 순차적으로 일정 간격 d1, d2, d3로 이격된 3 열의 원(C1) 또는 호(C2, C3) 형상의 경로를 따라 복수의 제1 확대공(21), 복수의 제2 확대공(22), 복수의 제3 확대공(23)이 3 열로 배치된 예를 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 복수의 확대공(20)의 배열 형상 및 개수는 굴착을 수행할 터널(1)의 암반 종류, 상태, 굴착단면(1a)의 형상 등에 따라 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.

또한, 도 2에서는 제1 열(C1)에 천공된 복수의 제1 확대공(21), 제2 열(C2)에 천공된 복수의 제2 확대공(22), 제3 열(C3)에 천공된 복수의 제3 확대공(23)은 각각 원(C1) 또는 호(C2, C3)를 따라 서로 동일한 간격으로 천공된 예를 도시하고 있으나, 각각 원(C1) 또는 호(C2, C3)를 따라 서로 다른 간격으로 천공될 수도 있다.

복수의 바닥공(30)은 터널(1)의 굴착단면(1a) 하단에 미리 정해진 간격으로 천공될 수 있다. 또한, 복수의 외곽공(40)은 터널(1)의 외곽(1b)으로부터 미리 정해진 거리만큼 이격된 위치에, 터널(1)의 외곽(1b) 형상을 따라 미리 정해진 간격으로 천공될 수 있다.

한편, 터널(1)의 굴착단면(1a)에 복수의 천공홀(10, 20, 30)을 천공하기 위해서는 무한 궤도식, 타이어식 또는 굴진식 등 스스로 이동이 가능한 것으로서 수평(또는, 수직)으로 천공할 수 있는 다양한 종류의 천공기(Drilling Equipment)를 사용할 수 있다.

바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 터널(1)의 굴착단면(1a)에 복수의 천공홀(10, 20, 30)을 천공하기 위한 천공기로, 본원 출원인이 개발한 굴삭기(E)를 이용한 타격 드릴 장치(A)를 사용할 수 있다. 이러한 타격 드릴 장치(A)는 적어도 하나의 드릴 날(치즐, Chisel)을 회전시킴과 동시에 타격하는 구동부와, 굴삭기(E)의 일단에 장착되는 몸체부를 포함하여 구성된 장치로서, 자세한 구조는 본원 출원인이 등록 받은 등록특허 제10-1630089호에 개시되어 있다.

따라서, 본원 출원인이 개발한 굴삭기(E)를 이용한 타격 드릴 장치(A)를 사용하여 터널(1)의 굴착단면(1a)에 복수의 천공홀(10, 20, 30)을 천공하는 경우, 터널(1) 내 작업 장소로의 이동 용이성 및 작업 효율성을 증대시킬 뿐 아니라, 소형화된 구조의 타격 드릴 장치(A)를 이용하여 지반 또는 암반에 대한 천공 작업을 수행함으로써, 천공 작업에 의한 진동 및 소음 발생을 현저히 줄일 수 있다는 효과가 있다.

다시 도 1을 참조하면, 터널(1)의 굴착단면(1a)에 복수의 천공홀(10, 20, 30)을 천공한 후(S110), 복수의 천공홀(10, 20, 30) 각각에 주입된 물(W)의 냉각 팽창력 및 기화 팽창력을 이용하여 복수의 천공홀(10, 20, 30) 각각의 주변 암반에 순차적으로 균열 및 파쇄 분출을 발생시킬 수 있다(도 1의 S120 내지 S150).

바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법은, 터널(1)의 굴착단면(1a)에 천공된 복수의 천공홀(10, 20, 30) 중, 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 대해 물(W)의 냉각 팽창력에 의한 균열을 먼저 발생시킨 후, 이후에 복수의 제1 천공홀을 제외한 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 대해 물(W)의 기화 팽창력에 의한 파쇄 분출을 발생시킬 수 있다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 천공홀(10, 20, 30) 중 복수의 제1 천공홀 각각에 물(W)의 냉각 팽창력에 의해 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 균열을 발생시키는 복수의 균열 발생체를 설치할 수 있다(S120).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 복수의 제1 천공홀을 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 천공홀은 복수의 확대공(20) 중 심발공(10)으로부터 이격된 거리가 미리 정해진 기준 값보다 가까운 열에 배치된 복수의 제1 확대공, 복수의 바닥공(30) 및 복수의 외곽공(40)을 포함할 수 있다.

도 4에서는 심발공(10)으로부터 이격된 거리에 대한 기준 값이 d0이며, 복수의 확대공(20) 중 복수의 제1 확대공(21)이 기준 값 d0 이내에 배치되고, 복수의 제2 확대공(22) 및 복수의 제3 확대공(23)이 기준 값 d0 외부에 배치된 예를 도시하고 있다. 이 때, 심발공(10)으로부터 이격된 거리에 대한 기준 값 d0는 터널(1)의 암반 종류, 상태, 굴착단면(1a)의 형상 등에 따라 설계에 의해 미리 설정될 수 있다.

따라서, 도 4의 예에서는, 복수의 제1 천공홀은 복수의 제1 확대공(21), 복수의 바닥공(30) 및 복수의 외곽공(40)을 포함할 수 있다.

한편, 복수의 제1 천공홀(22) 각각에 설치되는 복수의 균열 발생체는 내부에 주입된 물(W)을 냉각시킬 때 발생하는 냉각 팽창력에 의해 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 균열을 발생시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 사용되는 균열 발생체의 구조를 나타내는 도면이다.

도 5의 (a)에서는 균열 발생체(100)의 구조를 나타내고 있고, 도 5의 (b)에서는 제1 천공홀(22)의 내부에 균열 발생체(100)가 설치된 모습을 나타내고 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 균열 발생체(100)는 제1 물 주입관(110), 냉매 주입관(120), 제1 워터 갭 캡슐(130) 및 제1 고정 부재(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 물 주입관(110)은 외부로부터 물(W)이 주입되고, 냉매 주입관(120)은 제1 물 주입관(110)과 인접하게 배치되며, 외부로부터 주입된 냉매(C)로 제1 물 주입관(110)을 통해 주입된 물(W)을 순간적으로 냉각시킬 수 있다.

바람직하게는, 물(W)을 냉각시키기 위한 냉매(C)는 매우 낮은 온도에서 액체 상태로 존재하고 상온에서 기체 상태로 존재하며, 액체 상태에서 기화할 때에 물(W)을 동결시킬 수 있는 액화 질소(Liquid nitrogen)를 사용할 수 있다.

즉, 냉매 주입관(120)을 통해 주입된 액화 질소는 제1 물 주입관(110)을 통해 주입된 물(W)을 대략 -196 ℃까지 급속 냉각시킬 수 있으며, 물(W)은 냉각되는 과정에서 그 부피가 대략 110 % 정도 팽창하게 되므로, 적은 진동과 소음으로 복수의 제1 천공홀(22) 각각의 주변 암반의 내압 강도와 밀도를 약하게 만드는 균열을 발생시킬 수 있다.

한편, 도 5에서는 냉매 주입관(120)이 I자(일자) 형상을 가지도록 형성된 예를 도시하고 있으나, 나선 형상의 냉매 주입관(도시되지 않음)이 물 주입관을 감싸는 순환 방식 형태를 가질 수도 있다.

한편, 균열 발생체(100)는 제1 천공홀(22)의 내부에 설치되는 제1 물 주입관(110) 및 냉매 주입관(120)을 수용하는 제1 워터 갭 캡슐(130)과, 이를 고정하기 위한 제1 고정 부재(140)를 포함할 수 있다.

즉, 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 워터 갭 캡슐(130)은 외부를 향하는 일단이 개구되고, 내부(131)에 제1 물 주입관(110) 및 냉매 주입관(120)이 수용되고, 제1 고정 부재(140)는 제1 물 주입관(110) 및 냉매 주입관(120)이 고정된 상태에서 제1 워터 갭 캡슐(130)의 개구된 일단을 밀폐할 수 있다.

또한, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 워터 갭 캡슐(130)은 제1 물 주입관(110) 및 냉매 주입관(120)이 수용된 상태에서 복수의 제1 천공홀(22) 각각에 삽입되며, 제1 고정 부재(140)는 제1 워터 갭 캡슐(130)이 복수의 제1 천공홀(22) 각각에 삽입된 상태에서 제1 워터 갭 캡슐(130)의 개구된 일단을 밀폐할 수 있다.

특히, 제1 고정 부재(140)는 냉매(C)에 의해 급속 냉각된 물(W)이 제1 천공홀(22)의 개방된 입구 쪽으로 팽창하는 것을 방지하기 위해 제1 워터 갭 캡슐(130)을 제1 천공홀(22)의 입구에 견고하게 고정시킬 수 있다.

이와 같이, 균열 발생체(100)는 제1 물 주입관(110) 및 냉매 주입관(120)이 수용되는 제1 워터 갭 캡슐(130) 및 이를 고정하는 제1 고정 부재(140)를 포함하도록 구성됨으로써, 제1 천공홀(22)에 균열 발생체(100)를 설치하는 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있을 뿐 아니라, 균열 발생체(100)에 의한 균열 발생 효율을 증대시킬 수 있다.

한편, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 균열 발생체(100)는 제1 물 주입관(110)을 통해 주입된 물을 흡수하는 물 흡수제(150)를 포함할 수도 있다.

이와 같이, 균열 발생체(100)는 제1 물 주입관(110) 및 냉매 주입관(120)이 수용되는 제1 워터 갭 캡슐(130)의 내부에 물 흡수제(150)를 포함하도록 구성됨으로써, 물(W)의 냉각 팽창력을 증가시킬 수 있으므로, 균열 발생체(100)에 의한 균열 발생 효율을 증대시킬 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 복수의 제1 천공홀 각각에 복수의 균열 발생체(100)를 설치한 후(S120), 복수의 천공홀(10, 20, 30) 중 복수의 제2 천공홀 각각에 물(W)의 기화 팽창력에 의해 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시키는 복수의 파쇄 발생체를 설치할 수 있다(S130).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 복수의 제2 천공홀을 나타내는 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 제2 천공홀은 복수의 천공홀(10, 20, 30) 중 도 4에 도시된 복수의 제1 천공홀을 제외한 것으로, 도 4의 예에서는, 복수의 확대공(20) 중 심발공(10)으로부터 이격된 거리에 대한 기준 값 d0보다 먼 열에 배치된 복수의 제2 확대공(22) 및 복수의 제3 확대공(23)을 포함할 수 있다.

한편, 복수의 제2 천공홀(22) 각각에 설치되는 복수의 파쇄 발생체는 내부에 주입된 물(W)을 기화시킬 때 발생하는 기화 팽창력에 의해 복수의 제2 천공홀(22) 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시킬 수 있다.

이러한 파쇄 발생체는 내부에 주입된 물(W)을 기화시키기 위해 정밀 폭약을 사용하는 화약 충진 방식과, 임펄스를 발생시키는 전기 방전 방식을 사용할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 사용되는 파쇄 발생체의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 7의 (a)에서는 정밀 폭약(220)을 사용하는 화약 충진 방식의 파쇄 발생체(200)의 구조를 나타내고 있고, 도 7의 (b)에서는 제2 천공홀(22)의 내부에 파쇄 발생체(200)가 설치된 모습을 나타내고 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 파쇄 발생체(200)는 제2 물 주입관(210), 정밀 폭약(220), 제2 워터 갭 캡슐(230) 및 제2 고정 부재(240)를 포함하여 구성될 수 있다.

제2 물 주입관(210)은 외부로부터 물(W)이 주입되고, 정밀 폭약(220)은 제2 물 주입관(210)과 인접하게 배치되며, 폭발(발파)에 의해 제2 물 주입관(210)을 통해 주입된 물(W)을 기화시킬 수 있다.

본 발명에서 정밀 폭약(220)은 기존 다이너마이트의 폭속보다 낮은 폭약을 의미하며, 내부에 정밀 화약(221)이 충진되고 외부로 뇌관(222)이 연결된 형태를 가지고 있다. 따라서, 정밀 폭약(220)은 뇌관(222)을 통한 점화에 의해 폭발할 때에 대략 3,000 ℃의 열을 발생시켜 제2 물 주입관(210)을 통해 주입된 물(W)을 순간적으로 버블 형태로 기화시킬 수 있으며, 물(W)은 기화되는 과정에서 대략 1,700 배수의 좌우 팽창 압력이 발생하게 되므로, 적은 진동과 소음으로 복수의 제2 천공홀(22) 각각의 주변 암반에 상대적으로 넓은 영역에서의 파쇄 분출을 발생시킬 수 있다.

한편, 파쇄 발생체(200)는 제2 천공홀(22)의 내부에 설치되는 제2 물 주입관(210) 및 정밀 폭약(220)을 수용하는 제2 워터 갭 캡슐(230)과, 이를 고정하기 위한 제2 고정 부재(240)를 포함할 수 있다. 이러한 제2 워터 갭 캡슐(230) 및 제2 고정 부재(240)는 도 5에 도시된 제1 워터 갭 캡슐(130) 및 제1 고정 부재(140)와 실질적으로 동일한 구조와 기능을 가질 수 있으므로 중복 설명은 생략한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 사용되는 파쇄 발생체의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 8의 (a)에서는 임펄스를 발생시키는 전기 방전 방식의 파쇄 발생체(300)의 구조를 나타내고 있고, 도 8의 (b)에서는 제2 천공홀(32)의 내부에 파쇄 발생체(300)가 설치된 모습을 나타내고 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 파쇄 발생체(300)는 제2 물 주입관(310), 임펄스 발생기(320), 제2 워터 갭 캡슐(330) 및 제2 고정 부재(340)를 포함하여 구성될 수 있다.

제2 물 주입관(310)은 외부로부터 물(W)이 주입되고, 임펄스 발생기(320)는 제2 물 주입관(310)과 인접하게 배치되며, 외부로부터 인가된 전류에 의해 임펄스 신호를 발생시켜 제2 물 주입관(310)을 통해 주입된 물(W)을 기화시킬 수 있다.

이러한 임펄스 방샐기는 외부로부터 전류가 인가될 때에 임펄스를 발생시켜 대략 10,000 ℃의 열을 발생시켜 제2 물 주입관(310)을 통해 주입된 물(W)을 순간적으로 버블 형태로 기화시킬 수 있으며, 물(W)은 기화되는 과정에서 대략 1,700 배수의 팽창 압력이 발생하게 되므로, 적은 진동과 소음으로 복수의 제2 천공홀(32) 각각의 주변 암반에 상대적으로 넓은 영역에서의 파쇄 분출을 발생시킬 수 있다.

한편, 파쇄 발생체(300)는 제2 천공홀(32)의 내부에 설치되는 제2 물 주입관(310) 및 임펄스 발생기(320)를 수용하는 제2 워터 갭 캡슐(330)과, 이를 고정하기 위한 제2 고정 부재(340)를 포함할 수 있다. 이러한 제2 워터 갭 캡슐(330) 및 제2 고정 부재(340)는 도 5에 도시된 제1 워터 갭 캡슐(130) 및 제1 고정 부재(140)와 실질적으로 동일한 구조와 기능을 가질 수 있으므로 중복 설명은 생략한다.

다시 도 1을 참조하면, 복수의 제1 천공홀 각각 및 복수의 제2 천공홀 각각에 복수의 균열 발생체(100) 및 복수의 파쇄 발생체(200)를 설치한 후(S120 및 S130), 복수의 균열 발생체(100) 각각에 주입된 물(W)을 냉각시켜 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 균열을 발생키시고(S140), 복수의 파쇄 발생체(200) 각각에 주입된 물(W)을 기화시켜 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시킬 수 있다(S150).

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 물의 냉각 팽창력 및 기화 팽창력에 의해 복수의 제1 천공홀 각각 및 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 순차적으로 균열 및 파쇄 분출을 발생시키는 모습을 나타내는 도면이다.

도 9의 (a)에서는 균열 발생체(100)를 이용하여 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 1차적으로 균열을 발생시키는 모습을 나타내고, 도 9의 (b)에서는 파쇄 발생체(200, 300)를 이용하여 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 2차적으로 파쇄 분출을 발생시키는 모습을 나타내고 있다.

먼저, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 천공홀, 즉, 복수의 제1 확대공(21), 복수의 바닥공(30) 및 복수의 외곽공(40) 각각에 설치된 복수의 균열 발생체(100) 각각에 구비된 제1 물 주입관(110)에 주입한 후, 복수의 균열 발생체(100) 각각에 구비된 냉매 주입관(120)을 통해 냉매(C)를 주입시켜 제1 물 주입관(110)을 통해 주입된 물(W)을 냉각시켜 복수의 제1 확대공(21), 복수의 바닥공(30) 및 복수의 외곽공(40) 각각의 주변 암반에 균열을 발생시킬 수 있다(S140).

이 때, 복수의 제1 천공홀 중 복수의 제1 확대공(21) 각각에 설치된 균열 발생체(100)는 물(W)의 냉각 팽창력을 심발공(10)에 형성된 자유면을 향하도록 유도하여 확공(擴孔) 폭을 증가시키고, 이로 인해 균열된 주변 암반이 굴착단면(1a)에서 밀고 나오는 효과를 가지므로, 추후 파쇄 효율을 높일 수 있다.

또한, 복수의 제1 천공홀 중 복수의 바닥공(30) 및 복수의 외곽공(40) 각각에 설치된 균열 발생체(100)는 터널(1)의 굴착단면(1a) 하단 및 터널(1)의 외곽(1b)을 따라 미리 균열을 발생시킴으로써, 추후 파쇄 발생체(200, 300)에 의해 발생하는 물(W)의 기화 팽창력이 터널(1)의 굴착단면(1a) 하단 및 터널(1)의 외곽(1b)을 지나 외부로 전달되는 것을 차단하여 터널(1)의 굴착단면(1a)을 보다 정밀하고 안정적으로 파쇄할 수 있다.

한편, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 제2 천공홀, 즉, 복수의 제2 확대공(22) 및 복수의 제3 확대공(23) 각각에 설치된 복수의 파쇄 발생체(200, 300) 각각에 구비된 제2 물 주입관(210)에 주입한 후, 복수의 파쇄 발생체(200, 300) 각각에 구비된 정밀 폭약(220) 또는 임펄스 발생기(320)를 이용하여 제2 물 주입관(210)을 통해 주입된 물(W)을 순간적으로 기화시켜 복수의 제2 확대공(22) 및 복수의 제3 확대공(23) 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시킬 수 있다(S150).

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법은, 균열 발생체(100)에 의해 발생하는 상대적으로 약한 물(W)의 냉각 팽창력을 이용하여 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 1차적으로 균열을 발생시키고, 파쇄 발생체(200, 300)에 의해 발생하는 상대적으로 강한 물(W)의 기화 팽창력을 이용하여 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 2차적으로 파쇄 분출을 발생시킴으로써, 터널(1)의 굴착단면(1a)을 보다 안정적으로 파쇄할 수 있을 뿐 아니라, 보다 적은 개수의 천공홀(10, 20, 30)을 천공하여 터널(1)을 효율적으로 굴착할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 균열 발생체(100) 및 파쇄 발생체(200, 300)를 이용하여 복수의 천공홀(10, 20, 30) 각각의 주변 암반에 균열 및 파쇄 분출을 발생시킨 후(S140 및 S150), 복수의 제1 천공홀 각각의 균열된 주변 암반 및 복수의 제2 천공홀 각각의 파쇄된 주변 암반을 동시에 분출할 수 있다(S160).

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법은, 복수의 천공홀(10, 20, 30)에 주입된 물(W)이 액화 팽창력 또는 기화 팽창력에 의해 주변 암반에 균열 및 파쇄 분출을 발생시킨 후, 균열 및 파쇄된 주변 암반에 스며 들어 암반 자체의 밀도를 감소시켜 무른 상태로 변화시킨 상태이므로, 주변 암반을 파쇄하는 과정에서 발생하는 진동 및 소음을 흡수할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법에서 복수의 천공홀 주변에 균열된 암반을 파쇄하는 모습을 나타내는 도면이다.

한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 터널(1)의 굴착단면(1a)에서 복수의 천공홀(10, 20, 30)의 주위에서 균열된 암반을 파쇄하기 위해서는 다양한 종류의 파쇄 장치를 사용할 수 있다.

바람직하게는, 도 10에 도시된 바와 같이, 터널(1)의 굴착단면(1a)에서 균열된 암반을 파쇄하기 위한 파쇄 장치로 굴삭기(E)를 이용한 소형 보링 장치 또는 해머 보링 장치(B)를 사용할 수 있다.

먼저, 굴삭기(E)를 이용한 소형 보링 장치는 적어도 하나의 보링 툴(예를 들어, 트리콘비트)을 회전시키는 구동부와, 굴삭기(E)의 일단에 장착되는 몸체부를 포함하여 구성된 장치로서, 자세한 구조는 본원 출원인이 등록 받은 등록특허 제10-1640311호에 개시되어 있다. 또한, 굴삭기(E)를 이용한 해머 보링 장치는 적어도 하나의 보링 비트를 타격 구동시키는 구동부와, 굴삭기(E)의 일단에 장착되는 몸체부를 포함하여 구성된 장치로서, 자세한 구조는 본원 출원인이 등록 받은 등록특허 제10-1635286호에 개시되어 있다.

따라서, 본원 출원인이 개발한 굴삭기(E)를 이용한 소형 보링 장치 또는 해머 보링 장치(B)를 사용하여 터널(1)의 굴착단면(1a)에서 균열된 암반을 파쇄하는 경우, 터널(1) 내 작업 장소로의 이동 용이성 및 작업 효율성을 증대시킬 뿐 아니라, 소형화된 구조의 소형 보링 장치 또는 해머 보링 장치(B)를 이용하여 지반 또는 암반에 대한 파쇄 작업을 수행함으로써, 파쇄 작업에 의한 진동 및 소음 발생을 현저히 줄일 수 있다는 효과가 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미진동 터널 발파 공법은, 터널(1)의 굴착단면(1a)에 천공된 복수의 천공홀(10, 20, 30)에 주입된 물(W)의 냉각 팽창력 및 기화 팽창력을 이용하여 주변 암반을 균열시킨 상태에서 터널(1)의 굴착단면(1a)을 파쇄 분출함으로써, 기존의 발파 공법에 비해 진동 및 소음을 최소화할 수 있다.

또한, 복수의 제1 천공홀에 주입된 물(W)의 냉각 팽창력을 이용하여 주변 암반을 먼저 1차적으로 균열시킨 후, 복수의 제2 천공홀에 주입된 물(W)의 기화 팽창력을 이용하여 주변 암반을 2차적으로 파쇄 분출함으로써, 기존의 발파 공법에 비해 진동 및 소음을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 보다 적은 개수의 천공홀(10, 20, 30)을 천공하여 터널(1)을 효율적으로 굴착할 수 있으므로 터널 굴착 작업에 필요한 비용 및 기간을 절감시킬 수 있다.

한편, 본 발명에서는 물의 냉각 팽창력과 기화 팽창력을 이용한 미진동 발파 공법이 터널에 적용되는 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 일반 토공 및 특수 토목 공사 발파 굴착 등 다양한 현장에 얼마든지 적용 가능하다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 균열 발생체
110: 제1 물 주입관 120: 냉매 주입관
130: 제1 워터 갭 캡슐 140: 제1 고정 부재
150: 물 흡수제
200: 파쇄 발생체
210: 제2 물 주입관 220: 정밀 폭약
230: 제2 워터 갭 캡슐 240: 제2 고정 부재
300: 파쇄 발생체
310: 제2 물 주입관 320: 임펄스 발생기
330: 제2 워터 갭 캡슐 340: 제2 고정 부재

Claims (6)

1. 터널의 굴착단면에 복수의 천공홀을 천공하는 단계;
   상기 복수의 천공홀 중 복수의 제1 천공홀 각각에 물의 냉각 팽창력에 의해 상기 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 균열을 발생시키는 복수의 균열 발생체를 설치하는 단계;
   상기 복수의 천공홀 중 복수의 제2 천공홀 각각에 물의 기화 팽창력에 의해 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시키는 복수의 파쇄 발생체를 설치하는 단계;
   상기 복수의 균열 발생체 각각에 물을 주입한 후, 상기 복수의 균열 발생체 각각에 주입된 물을 냉각시켜 상기 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 균열을 발생시키는 단계;
   상기 복수의 파쇄 발생체 각각에 물을 주입한 후, 상기 복수의 파쇄 발생체 각각에 주입된 물을 기화시켜 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시키는 단계; 및
   상기 복수의 제1 천공홀 각각의 균열된 주변 암반 및 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 파쇄된 주변 암반을 동시에 분출하는 단계를 포함하며,
   상기 복수의 균열 발생체는 각각,
   외부로부터 물이 주입되는 제1 물 주입관;
   상기 제1 물 주입관과 인접하게 배치되며, 외부로부터 주입된 냉매로 상기 제1 물 주입관을 통해 주입된 물을 냉각시키는 냉매 주입관;
   상기 복수의 제1 천공홀 각각에 삽입되며, 외부를 향하는 일단이 개구되고 내부에 상기 제1 물 주입관 및 상기 냉매 주입관이 수용되는 제1 워터 갭 캡슐; 및
   상기 복수의 제1 천공홀 각각의 입구에 고정되며, 상기 제1 워터 갭 캡슐의 개구된 일단을 밀폐하고 상기 제1 물 주입관 및 상기 냉매 주입관을 고정하는 제1 고정 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 미진동 터널 발파 공법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 천공홀은,
   상기 굴착단면의 중앙부에 천공되는 심발공;
   상기 심발공으로부터 미리 정해진 간격으로 2 열 이상 배열되며, 상기 심발공의 외곽 형상을 따라 미리 정해진 간격으로 천공되는 복수의 확대공;
   상기 터널의 굴착단면 하단에 미리 정해진 간격으로 천공되는 복수의 바닥공; 및
   상기 터널의 외곽으로부터 미리 정해진 거리만큼 이격된 위치에, 상기 터널의 외곽 형상을 따라 미리 정해진 간격으로 천공되는 복수의 외곽공을 포함하며,
   상기 복수의 제1 천공홀은,
   상기 복수의 확대공 중 상기 심발공으로부터 이격된 거리가 미리 정해진 기준 값보다 가까운 열에 배치된 복수의 제1 확대공, 상기 복수의 바닥공 및 상기 복수의 외곽공을 포함하는 것을 특징으로 하는 미진동 터널 발파 공법.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 균열 발생체는 각각,
   상기 제1 물 주입관 및 상기 냉매 주입관을 감싸도록 상기 제1 워터 갭 캡슐의 내부에 충진된 물 흡수제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미진동 터널 발파 공법.
5. 터널의 굴착단면에 복수의 천공홀을 천공하는 단계;
   상기 복수의 천공홀 중 복수의 제1 천공홀 각각에 물의 냉각 팽창력에 의해 상기 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 균열을 발생시키는 복수의 균열 발생체를 설치하는 단계;
   상기 복수의 천공홀 중 복수의 제2 천공홀 각각에 물의 기화 팽창력에 의해 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시키는 복수의 파쇄 발생체를 설치하는 단계;
   상기 복수의 균열 발생체 각각에 물을 주입한 후, 상기 복수의 균열 발생체 각각에 주입된 물을 냉각시켜 상기 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 균열을 발생시키는 단계;
   상기 복수의 파쇄 발생체 각각에 물을 주입한 후, 상기 복수의 파쇄 발생체 각각에 주입된 물을 기화시켜 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시키는 단계; 및
   상기 복수의 제1 천공홀 각각의 균열된 주변 암반 및 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 파쇄된 주변 암반을 동시에 분출하는 단계를 포함하며,
   상기 복수의 파쇄 발생체는 각각,
   외부로부터 물이 주입되는 제2 물 주입관;
   상기 제2 물 주입관과 인접하게 배치되며, 폭발에 의해 상기 제2 물 주입관을 통해 주입된 물을 기화시키는 정밀 폭약;
   상기 복수의 제2 천공홀 각각에 삽입되며, 외부를 향하는 일단이 개구되고 내부에 상기 제2 물 주입관 및 상기 정밀 폭약이 수용되는 제2 워터 갭 캡슐; 및
   상기 복수의 제2 천공홀 각각의 입구에 고정되며, 상기 제2 워터 갭 캡슐의 개구된 일단을 밀폐하고 상기 제2 물 주입관 및 상기 정밀 폭약을 고정하는 제2 고정 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 미진동 터널 발파 공법.
6. 터널의 굴착단면에 복수의 천공홀을 천공하는 단계;
   상기 복수의 천공홀 중 복수의 제1 천공홀 각각에 물의 냉각 팽창력에 의해 상기 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 균열을 발생시키는 복수의 균열 발생체를 설치하는 단계;
   상기 복수의 천공홀 중 복수의 제2 천공홀 각각에 물의 기화 팽창력에 의해 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시키는 복수의 파쇄 발생체를 설치하는 단계;
   상기 복수의 균열 발생체 각각에 물을 주입한 후, 상기 복수의 균열 발생체 각각에 주입된 물을 냉각시켜 상기 복수의 제1 천공홀 각각의 주변 암반에 균열을 발생시키는 단계;
   상기 복수의 파쇄 발생체 각각에 물을 주입한 후, 상기 복수의 파쇄 발생체 각각에 주입된 물을 기화시켜 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 주변 암반에 파쇄 분출을 발생시키는 단계; 및
   상기 복수의 제1 천공홀 각각의 균열된 주변 암반 및 상기 복수의 제2 천공홀 각각의 파쇄된 주변 암반을 동시에 분출하는 단계를 포함하며,
   상기 복수의 파쇄 발생체는 각각,
   외부로부터 물이 주입되는 제2 물 주입관;
   상기 제2 물 주입관과 인접하게 배치되며, 외부로부터 인가된 전류에 의해 임펄스 신호를 발생시켜 상기 제2 물 주입관을 통해 주입된 물을 기화시키는 임펄스 발생기;
   상기 복수의 제2 천공홀 각각에 삽입되며, 외부를 향하는 일단이 개구되고 내부에 상기 제2 물 주입관 및 상기 임펄스 발생기가 수용되는 제2 워터 갭 캡슐; 및
   상기 복수의 제2 천공홀 각각의 입구에 고정되며, 상기 제2 워터 갭 캡슐의 개구된 일단을 밀폐하고 상기 제2 물 주입관 및 상기 임펄스 발생기를 고정하는 제2 고정 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 미진동 터널 발파 공법.

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