KR102350514B1 - 디커플링 공법과 에어데크를 이용한 암반발파방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도심지 내에서 장공발파를 하는 방법으로써, a) 암반에 소정의 배열로 복수의 발파공을 소정깊이로 천공하는 단계; b) 상기 발파공에 디커플링 계수가 2 내지 5를 가지는 폭약과 뇌관을 장약하는 단계; c) 상기 발파공에 적어도 하나의 에어데크 공간을 형성하는 단계; d) 상기 발파공의 개방부에 전색물을 충진하여 전색부를 형성하는 단계; 및 e) 상기 발파공 내의 폭약을 뇌관에 의해 기폭하는 단계;를 포함하고, 상기 발파공의 지름은 40 내지 80mm 인 것을 특징으로 하는 디커플링 공법과 에어데크를 이용한 암반발파방법에 관한 것으로, 발파공벽에 작용되는 가스압력을 조절하여 소음 에너지 및 비산 에너지로의 전환이 억제될 뿐만 아니라, 파쇄 암반의 발파 물량이 종래의 에어데크 방법과 전통적인 도심지 발파 방법에 비하여 크게 개선된다.

Description

디커플링 공법과 에어데크를 이용한 암반발파방법{Method for Blasting Rock Utilizing Air Deck and Decoupling}

본 발명은 디커플링 공법과 에어데크를 이용한 암반발파방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 발파공 내에 디커플링 계수가 2 내지 5의 값을 가지는 폭약부를 장약하고, 동시에 상기 폭약부 상부 또는 하부에 에어데크 공간을 형성함으로써, 발파공벽에 작용되는 가스압력을 조절하여 소음 에너지 및 비산 에너지로의 전환이 억제될 뿐만 아니라, 파쇄 암반의 발파 물량이 종래의 에어데크 방법에 비하여 크게 개선된 암반발파방법에 관한 것이다.

기존의 발파기술(표준발파공법)은 발파타입별로 천공장 및 저항선 공간격등의 일정한 패턴을 유지하고 설계되어지며 현장에서 시험발파를 실시하여 타입별 적정장약량을 산출하여 발파를 진행하고 있다. 그러나 최근 도심지의 가속화에 따라 시가지 인근에서의 암반굴착이 활성화되고 있으며, 다양한 현장 여건에 따라 새로운 발파패턴을 필요로 하지만 거리별 장약량에 따른 발파소음 및 진동을 제어하기는 상당히 어려운 일이다.

최근 들어 이러한 문제점을 해결하기 위하여 발파공법에 대한 연구는 다양한 발파이론에 근거하여 새로운 발파기술들이 고안되어 지고 있다. 그럼에도 불구하고 표준발파패턴방식에 벗어나지 못하고 획일화된 표안에서 문제점을 해결하려고 한다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하고 다양한 현장적용을 할 수 있으며 특히 도심지나 협소한 장소에서 민원의 대상이 될 수 있는 진동 및 폭음도 크게 줄일 수 있는 효과적인 발파 기술이 필요한 실정이다.

이때, 암반의 파괴를 위해 사용되는 폭약의 폭발시 발생되는 에너지는 크게 충격파 에너지와 가스압 에너지로 구분될 수 있으며, 폭약에 의한 암석의 파괴역학적 측면에서 보면, 암석의 파괴는 충격파 에너지와 가스압 에너지의 동시작용에 의해 일어나게 되며, 각각 단계별 에너지 전이과정을 거치게 된다.

발파공 내에서 폭발된 화약의 폭발에너지는 우선적으로 암석의 파괴작용에 활용되고, 나머지는 진동, 소음, 비산을 유발시키는 에너지로 전이되므로, 화약의 폭발 에너지가 암석을 파괴하는 과정에 사용되도록 제어함으로써, 소음, 진동, 비산의 발생은 최대한 제어할 수 있어야 한다.

일반적으로 발파공에 장약된 폭약이 폭발하는 경우에는 폭약의 폭굉에 의한 충격파와 폭약의 연소에 따른 가스압이 발생하게 되는데, 이 충격파에 의한 암석 파괴 기여도는 15%정도에 해당 되고, 폭약의 가스압에 의한 암석 파괴의 기여도는 85%에 해당되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 폭약의 폭발에 의한 암석의 파괴는 주로 가스압의 작용에 기인한 것임을 알 수 있다.

그러나 이 가스압 에너지의 일부는 암석의 파괴작용에 활용되지만, 일부는 활용되지 못하고, 공기 중에 그대로 전파되어 소음 에너지로 변환되는 경우가 많고, 일부는 암석을 비산시키는 비산 에너지로 변환되기도 한다.

이러한 단점을 보완하기 위하여 분산 장약(deck charge)에 의한 발파 공법이 사용될 수 있는데, 이때 장약공 내부에 기폭약, 뇌관, 안포폭약 또는 벌크 폭약 등의 폭약을 장전하고, 전색물로 전색하는 작업을 교대로 실시하여 층상 장약을 형성하고, 뇌관을 층상 장약의 수만큼 개별로 장전하므로, 층상 장약의 개수만큼 뇌관이 추가로 소요되어 비용이 많이 들고 번거로우며, 또한 폭약과 전색물을 교대로 장전하는 작업이 곤란하여 작성이 비효율적, 비경제적이고, 동일한 폭약량이 사용되어야 하기 때문에 진동이나 폭음의 감쇠 효과가 크지 않다.

한편, 가스압의 작용을 인위적인 방법을 이용함으로써 암석의 파괴에 대한 기여도를 조절할 수 있으며, 인위적으로 가스압의 작용을 조절하여 활용하는 공법들이 발전해왔다.

일예로서, 일반적인 조절 발파법은 암반의 사면 등을 보호할 목적으로 암석의 균열 발생을 최대한 적게 하기 위해 가스압의 작용을 최대한 낮춤으로써, 암석에 대한 파괴의 기여도를 감소시키기 위한 디커플링 효과(decoupling effect)를 활용하는 방법이며, 이는 적은 장약량으로 천공 주위에 균열을 발생시켜 천공과 천공을 연결하는 단편을 형성할 수 있다. 디커플링을 이용한 조절 발파법은 스무스 발파(Smooth Blasting), 프리스플리팅(Pre-Splitting), 쿠션 발파(Cushion Blasting) 등이 있다.

구체적으로, 디커플링 효과를 활용하는 방법은 발파공의 직경보다 적은 직경의 폭약을 사용함으로써, 발파공에 미치는 폭발압력을 감소시켜 발파공벽을 보호하게 된다. 디커플링 계수가 클수록 즉, 발파공의 직경에 비해 폭약의 직경이 작아질수록 발파공벽에 작용되는 가스압력은 급격히 감소된다. 이 경우에는 폭약의 가스압력을 암석의 파괴작용에 효과적으로 사용하지 못하기 때문에 발파효과 측면에서는 암석의 완전한 파쇄효과는 기대할 수 없다.

또한, 상기 프리스플리팅(Pre-Splitting) 공법을 한층 더 향상시킨 절개제어 발파(New Pre-Splitting) 공법은 건물에 인접한 발파에서 인공단층면을 형성시켜 발파진동을 감소시키는 방법으로 도심지에서 주로 사용되고 있다.

또한, 에어데크의 장약방법은 에어 튜브를 사용하여 약실 체적을 증가시켜 폭발 가스압이 에어 데크 부분의 공간에 유효하게 작용하여 소음이나 비산에너지로 전환을 감소시킬 수 있으므로, 가스압의 작용이 암석파괴에 대한 기여도가 높고, 소음, 비산의 영향을 줄이는 효과도 가능하다.

이때, 에어 튜브는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌등의 합성수지로 제작되며, 밀봉된 형태를 갖는다. 이러한 에어 튜브를 사용하면 폭약 폭발시 암반으로의 투사 면적을 크게 하여 폭발력이 암반에 작용하는 비표면적을 확대할 수 있다.

또한 폭약이 자유면 가까이 장전되어 폭발되므로 보다 적은 양의 폭약으로도 발파가 가능하며, 진동이 자유면 쪽으로 분산되어 발파진동을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

이와 관련된 종래기술로서, 등록특허공보 공개특허공보 제특2001-0027924호에서는 에어데크 장약방법을 사용하여 발파공내의 폭약이 폭발시 발생되는 가스압력을 최대한 활용하여 암석의 파괴작용에 대한 기여도를 높이기 위하여 가스압이 작용하는 약실체적을 최대한 늘이는 장약방법을 사용하였으며, 또한 공개특허공보 제2019-0105446호에서는 장약공의 내부에 스티로폼 봉을 장약층의 하부, 장약층과 장약층 사이 또는 장약층과 전색물 사이에 장착하여 장약의 폭발 길이를 확대시킴과 동시에 발파진동 및 폭음을 감쇠시키는 기술이 공개되어 있다.

그럼에도 불구하고, 발파공 내에서 폭발된 화약의 폭발에너지의 일부는 진동, 소음, 비산을 유발시키는 에너지로 전이되어 소음, 진동, 비산 등이 발생하므로, 종래에는 공사현장의 인근으로부터 100m 이내에 민가 등이 위치하는 경우에는 정밀진동제어발파, 소규모 및 중규모 진동제어발파공법을 적용하여 발파를 하고 있으며, 설령 가능하다 할지라도 인근 도로의 통행을 차단해야 하므로 교통체증 등을 유발하는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 1회에 사용하는 폭약의 량을 줄인다든지, 발파 소음 및 발파 진동의 영향이 큰 야간 시간대에는 작업을 피한다든지 하는 등의 소극적인 방법으로 발파 작업을 해왔다. 이 경우 작업능률이 저하되어 공기가 지연되는 문제점이 있으므로 이를 개선하기 위한 암반발파방법의 개발이 여전히 필요한 실정이다.

공개특허공보 제특2001-0027924호(2001.04.06.) 공개특허공보 제2019-0105446호(2019.09.17.)

발명은 상기와 같은 기존의 발파기술(표준발파공법)인 발파 패턴별 발파방법으로 해결할 수 없는 도심지(보안물건에서 100m 이내의 발파현장)내에서 장공(천공장 3m~11m)발파를 기존의 표준발파공법 거리별 지발당 장약량을 사용하여 발파하는 방법으로서 전통적인 발파기술로써 해결할 수 없는 기술상의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 종래의 약실체적의 증대를 목표로 하는 에어데크 장약방법과 더불어 디커플링 공법을 동시에 적용한 암반발파방법에 관한 것으로, 폭약의 폭발충격력을 낮추면서 약실 체적을 증가시켜 폭발 가스압이 에어 데크 부분의 공간에 유효하게 작용하여 소음 또는 비산에너지로의 전환을 감소시키면서, 종래의 발파 방법에 비하여 증가된 파쇄물량을 달성할 수 있고, 소음 및 진동을 제어할 수 있는 암반발파방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명은, a) 암반에 소정의 배열로 복수의 발파공을 소정깊이로 천공하는 단계; b) 상기 발파공에 디커플링 계수가 2 내지 5를 가지는 폭약과 뇌관을 장약하는 단계; c) 상기 발파공에 적어도 하나의 에어데크 공간을 형성하는 단계; d) 상기 발파공의 개방부에 전색물을 충진하여 전색부를 형성하는 단계; 및 e) 상기 발파공 내의 폭약을 뇌관에 의해 기폭하는 단계;를 포함하고, 상기 발파공의 지름은 40 내지 80mm 인 것을 특징으로 하는 암반발파방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 a) 암반에 소정의 배열로 복수의 발파공을 소정깊이로 천공하는 단계; b) 상기 발파공에 적어도 하나의 에어데크 공간을 형성하는 단계; c) 상기 발파공에 디커플링 계수가 2 내지 5를 가지는 폭약과 뇌관을 장약하는 단계; d) 상기 발파공의 개방부에 전색물을 충진하여 전색부를 형성하는 단계; 및 e) 상기 발파공 내의 폭약을 뇌관에 의해 기폭하는 단계;를 포함하고, 상기 발파공의 지름은 40 내지 80mm 인 것을 특징으로 하는 암반발파방법을 제공한다.

일 실시예로서, 상기 c) 단계와 d) 단계 사이에 상기 발파공에 적어도 하나의 에어데크 공간을 추가로 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예로서, 상기 발파공의 지름은 40 내지 55mm이고, 상기 디커플링 계수는 2 내지 3.5일 수 있다.

일 실시예로서, 상기 발파공의 지름은 55 내지 80mm이고, 상기 디커플링 계수는 2.5 내지 5일 수 있다.

일 실시예로서, 저항선(W)은 70 내지 130 cm 일 수 있다.

일 실시예로서, 천공 간격(S)은 60 내지 110 cm 일 수 있다.

일 실시예로서, 상기 장약장(A)은 110 내지 1010 cm이고, 상기 에어데크 공간의 높이(B)는 10·g·d ~ 20·g·d범위이고, 상기 전색부의 높이(C)는 저항선(W)의 1 내지 1.2배 범위일 수 있다.(상기 g는 암석계수이며, 상기 d는 발파공의 지름을 의미한다.)

일 실시예로서, 상기 c) 단계에서 에어데크 공간은 대나무, 백업제 및 끈에 의해 형성될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 d) 단계에서 전색물은 부직포, 폭약박스 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 디커플링 공법에 의해 폭약의 폭발충격력을 낮추면서 동시에 약실 체적을 증가시켜 폭발 가스압이 에어 데크 부분의 공간에 유효하게 작용하여 소음 또는 비산에너지로의 전환을 감소시키는 에어데크 방법을 동시에 적용하여 종래의 에어데크 방법에 비하여 진동, 소음 및 비산의 발생을 억제하며 도심지에서 장공발파를 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 암반발파방법은 발파공법(정밀진동, 소규모 와 중규모 진동제어발파)에 동일한 폭약량이 사용되는 조건에서, 종래의 에어데크 방법에 비해 약실체적의 증가에 따라 폭약부 및 에어데크 공간 모두에 폭발 가스압이 유효하게 작용하여 천공 간격 및 저항선을 짧아지는 반면, 천공장의 깊이가 증가함에 따라 공당 파쇄량이 종래의 공법에 의하여 크게 증가한다.

또한, 본 발명에 따른 발파 공정은 기존의 발파 공정보다 천공장이 3배 가량 깊어질 수 있기에, 발파 공정 이후 시간 소모가 많이 소요되는 파쇄 암반의 처리 및 부지 정리 시간을 단축할 수 있으며, 공정 싸이클수가 줄어들어 작업 공정 기간을 최대로 1/3 까지 단축할 수 있다.

도 1a 및 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 암반발파방법을 나타내는 배치도이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 암반발파방법의 다른 변형예를 나타내는 배치도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 암반발파방법의 또 다른 변형예를 나타내는 배치도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 암반발파방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 따른 디커플링 공법과 에어데크를 이용한 암반발파방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

종래의 발파 방법은 공하부에 폭약이 집중될 뿐만 아니라. 전색의 길이가 너무 길어 폭약의 힘 즉, 폭력이 파괴하고자 하는 자유면방향의 암반에 골고루 힘을 전달되지 않고, 파괴 작업에 있어서 하부 장약 집중되므로 인하여 진동을 크게 하고 파쇄입도 및 천공길이에 따른 장약량을 조절하기가 매우 힘들었다.

따라서, 본 발명의 발파기술은 공경보다 작은 폭약을 사용하여 천공 중심에 폭약을 위치하여 Decoupling을 지수를 증가시킴으로써, 발파공 내벽에 작용하는 폭굉압력을 급격히 저하시키며 장약장과 전색사이에 암질에 따라 일정한 길이의 공간(Air-decking)을 확보하여 폭굉압력 및 발파후 생성되는 고압기체의 준정적인 압력이 공내 전체의 암반에 작용하여 발파가 이루어지도록 설계한 공법이다.

구체적으로, 본 발명에 따른 암반발파방법은 a) 암반에 소정의 배열로 복수의 발파공을 소정깊이로 천공하는 단계; b) 상기 발파공에 디커플링 계수가 2 내지 5를 가지는 폭약과 뇌관을 장약하는 단계; c) 상기 발파공에 적어도 하나의 에어데크 공간을 형성하는 단계; d) 상기 발파공의 개방부에 전색물을 충진하여 전색부를 형성하는 단계; 및 e) 상기 발파공 내의 폭약을 뇌관에 의해 기폭하는 단계;를 포함하고, 상기 발파공의 지름은 40 내지 80mm 인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 디커플링 공법과 에어데크를 이용한 암반발파방법에 대해 상세하게 설명하도록 한다.

하기 도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 디커플링 공법과 에어데크를 이용한 암반발파방법을 설명하기 위한 배치도이다.

상기 a) 단계는 암반에 소정의 배열로 복수의 발파공을 소정깊이로 천공하는 단계로서, 암반 중 파쇄 대상인 파쇄 암반에 소정의 배열로 복수의 발파공을 드릴링머신이나 천공장치 등에 의해 소정깊이로 천공하게 된다. 이때, 발파공의 배열은 일자형, 곡선형 등 다양한 배열이 가능함은 물론이다.

또한, 상기 b) 단계는 상기 a) 단계에서 천공한 발파공의 하부에 디커플링 계수가 2 내지 5를 가지는 폭약(10)과 뇌관을 장약하여 암반이 용이하게 파쇄되도록 한다.

상기 폭약은 일반 발파 작업에서 사용되는 모든 화약류가 가능하며, 뇌관은 전기식, 비전기식의 뇌관 또는 전자 내관을 사용할 수 있다.

하기 도 1a에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 암반발파방법은 디커플링 효과를 활용하기 위하여, 발파공의 지름이 40 내지 80mm 일 때 디커플링 계수가 2 내지 5 인 폭약(10)을 발파공의 하부에 장약함으로써, 발파공에 미치는 폭발 압력을 감소시켜 진동 및 소음의 발생을 억제시키며, 이때 천공경(dh)/폭약경(de)으로 정의되는 디커플링 계수의 값이 커질수록 발파공벽에 작용되는 가스 압력이 급격히 감소하여 소음 및 진동의 발생을 억제할 수 있으나, 디커플링 계수가 상기 범위 값을 초과하게 되면 발파공의 파괴가 일어나지 않고 가스압이 발파공 밖으로 새어나오는 공발(blown out) 현상이 발생할 수 있으므로 상기에서 기재한 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

이때, 천공 간격(S)은 60 내지 110 cm 인 것이 바람직하며, 저항선(W)은 70 내지 130 cm인 것이 바람직하다.

일 실시예로서, 상기 발파공의 지름이 55 내지 80mm인 경우에는 상기 디커플링 계수는 2.5 내지 5인 것이 바람직하다.

일 실시예로서, 상기 발파공의 지름은 40 내지 55mm인 경우에는 상기 디커플링 계수는 2 내지 3.5인 것이 바람직하다.

이때, 상기 발파공의 지름이 40 내지 80mm 인 경우에 장약장(A)은 110 내지 1010 cm인 것이 바람직하며, 폭약의 종류 또는 천공 간격 등 다른 변수에 따라 상기 범위 내에서 임의로 조절이 가능하다. 상기 폭약의 높이가 상한치를 초과하게 되면 발파공법의 기준사용량이 증가되어 진동 및 소음 등이 크게 발생하여 비산 에너지로의 전환이 촉진되며, 또한 폭약의 높이가 하한치 미만으로 장약량이 부족하면 발파가 되지 않는 공발이 일어나고, 소음만 발생하게 된다.

이어서, 상기 c) 단계는 폭약(10) 및 뇌관이 장약된 폭약부 상단에 적어도 하나의 에어데크 공간(20)을 형성하는 단계이며, 이때 이러한 에어데크 공간(20)과 폭약이 장착되는 공간의 합이 약실체적을 형성하게 된다.

이때, 상기 c) 단계에서 에어데크 공간은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌등의 합성수지로 제작된 밀봉된 형태의 에어 튜브를 사용하여 형성하거나, 대나무, 백업제 및 끈을 사용하여 형성될 수 있으며, 바람직하게는 대나무, 백업제 및 끈을 사용하여 형성할 수 있다.

에어데크 공간을 형성하기 위하여 대나무, 백업제 및 끈을 사용하는 공정은, 예를 들면 에어데크 공간 상부 또는 하부에 폭약을 장착하기 위하여, 발파공 내부의 길이와 발파공 지름의 크기에 대응하도록 대나무를 절단한 후 이들을 십자가 모형을 형성하도록 끈으로 묶어 고정하고, 발파공의 내부의 길이 방향에 대응하는 대나무에 백업제와 폭약을 일정한 간격으로 장착하여 대나무에 백업제가 부착된 주변으로 에어데크 공간이 형성된다.

상기 에어데크 공간의 높이(B)는 파쇄암반의 물성과 발파공의 크기에 따라 적절한 범위로 설정해야하며, 구체적으로 상기 에어데크 공간의 높이(B)는 암석계수 값과 발파공의 크기에 각각 비례하며, 구체적으로 10·g·d ~ 20·g·d 으로 계산되는 범위인 것이 바람직하다. 상기 g는 암석계수이며, 상기 d는 발파공의 지름을 의미한다.

일 실시예로서, 산업화약과 발파공학(김재극, 서울대 출판부)의 168 쪽에 기재된 암석 계수 표에 의하면, 화강암의 암석 계수의 평균값은 2.09 이며, 이를 본 발명의 발파 공법에 적용할 때 에어데크 공간의 높이(B)는 20.9 d < B < 41.8 d 범위로 설정하여 시공하는 것이 바람직하다. 또한, 산업화약과 발파공학 문헌에 기재된 편마암 및 석회암의 암석 계수 값으로부터 편마암 또는 석회암 암반의 발파에 적용되는 에어데크의 높이를 계산하여 하기 표 1에 나타내었다.

암석 이름	g 최대값	g 최소값	g 평균값	에어데크 높이(B)
화강암	2.34	1.85	2.09	20.9d ~ 41.8d
편마암	2.30	1.84	2.07	20.7d ~ 41.4d
석회암	1.85	1.44	1.62	16.2d ~ 32.4d

상기 에어데크 공간의 높이(B)를 상기 범위 미만으로 설정하면, 전색장이 길어져 발파공 상단부 암반파쇄가 진행되지 않으며, 반대로 에어데크 공간의 높이(B)가 상기 범위를 초과하는 경우에는 발파공의 파괴가 일어나지 않고 가스압이 발파공 밖으로 새어나오는 공발현상이 발생하거나 암반파쇄가 실패할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 에어데크 공간을 상기 범위로 설정함으로써, 가스압이 작용하는 약실체적을 최대한 늘리며, 폭약 폭발시 암반으로의 투사 면적을 크게 하여 폭발력이 암반에 작용하는 비표면적을 확대할 수 있다.

상기 d) 단계는 에어데크 공간(20)의 상단에, 즉 발파공의 개방부에 전색물을 충진하여 전색부(30)를 형성하는 단계이며, 전색물로는 모래, 자갈, 일반적인 흙과 같은 미세입자와 함께 부직포, 폭약박스 등 주위에서 쉽게 입수 가능한 전색물을 사용하여 발파공의 개방부를 폐쇄하여야 한다.

일 예로서, 상기 d) 단계에서 사용되는 전색물은 부직포, 폭약박스 또는 이들의 혼합물을 사용하여 상기 에어데크 공간 상부를 덮어 전색물 입자가 에어데크 공간으로 빠져나가지 못하도록 하며, 그 위에 흙, 모래 또는 자갈 등의 미세입자를 추가적으로 투입하여 기폭시 가스압을 효과적으로 사용하여 암반 파쇄 효과를 극대화시킬 수 있다.

이때, 상기 발파공의 지름이 40 내지 80mm 인 경우에 상기 전색부의 높이(C)는 저항선(W)의 1 내지 1.2배 범위인 것이 바람직하다.

상기 전색부의 높이(C)를 상기 범위보다 더 낮게 시공하는 경우에는 가스압이 발파공 밖으로 새어나오는 공발현상이 발생할 수 있으며, 상기 전색부의 높이를 상기 범위를 초과하여 시공하는 경우 표면 발파가 일어나지 않는다.

상기 e) 단계는 발파공 내의 폭약(10)을 뇌관에 의해 기폭하게 된다. 이때 기폭은 순차기폭 및 동시기폭 등과 같은 다양한 기폭이 가능하며, 파쇄암반의 형태 및 지형에 따라 다양한 기폭이 가능하다.

또한, 하기 도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디커플링 공법과 에어데크를 이용한 암반발파방법을 설명하기 위한 배치도이다.

하기 도 1b에서 도시한 바와 같이, 폭약(10)을 에어데크 공간(20)의 상부 및 하부에 나누어 층상 장약함으로써, 발파공 하부에 집중적으로 과장약되어 비산 및 소음이 발생하는 문제점을 해결함으로써, 동일한 폭약량이 사용되는 경우에 비하여 진동이나 폭음의 발생을 최대한 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 폭발 가스압이 발파공 상부 및 하부에 고르게 분산됨에 따라 균일한 파쇄입고를 구현할 수 있으며, 대괴의 발생이 억제되는 효과가 발생한다.

또한, 본 발명에 따른 또 다른 암반발파방법은, 하기 도 2a에서 도시한 바와 같이, 발파공의 하부에 에어데크 공간(20)을 먼저 설치한 후, 에어데크 공간(20)의 상부에 폭약 및 뇌관을 설치하여 수행될 수 있으며, 구체적으로 a) 암반에 소정의 배열로 복수의 발파공을 소정깊이로 천공하는 단계; b) 상기 발파공에 적어도 하나의 에어데크 공간을 형성하는 단계; c) 상기 발파공에 디커플링 계수가 2 내지 5를 가지는 폭약과 뇌관을 장약하는 단계; d) 상기 발파공의 개방부에 전색물을 충진하여 전색부를 형성하는 단계; 및 e) 상기 발파공 내의 폭약을 뇌관에 의해 기폭하는 단계;를 포함하고, 상기 발파공의 지름은 40 내지 80mm 인 것을 특징으로 한다.

일 실시예로서, 상기 c) 단계와 d) 단계 사이에 상기 발파공에 적어도 하나의 에어데크 공간(20)을 상기 폭약(10)이 설치되는 공간 상부에 추가로 형성함으로써, 하기 도 2b에서 도시한 바와 같이 디커플링 공법과 에어데크를 이용한 암반발파를 수행할 수 있다.

하기 도 2b에서 도시한 바와 같이, 에어데크 공간(20)을 폭약(10)의 상부 및 하부에 형성함으로써, 폭약기폭시 가스압력의 상하분배가 가능하여 더 효율적으로 폭발 가스압으로 인한 암반파쇄가 가능하여 균일한 파쇄입고를 구현할 수 있으며, 대괴의 발생이 억제되는 효과가 발생한다.

또한, 하기 도 3a 및 도3b에서 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 변형예로서 복수의 폭약(10)을 소정거리 이격하여 장약하고, 폭약(10) 사이의 이격공간 및 폭약(10)의 상부 또는 하부에 복수의 에어데크 공간(20)을 형성함으로써 폭약(10)의 기폭시 가스압력의 상하분배를 효율적으로 분배하여 균일한 파쇄입고를 구현할 수 있으며, 대괴의 발생이 억제되는 암반파쇄를 수행할 수 있다.

이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

비교예 및 실시예

발파진동 허용기준치 이내의 안전수준에서 시험 발파를 수행하기 위한 이격거리별 지발당 허용장약량과 발파공법으로 국토교통부 기준에 따라 산출된 값을 기준으로 정밀진동 제어발파, 소규모 진동제어발파 및 중규모 진동제어발파를 수행하였으며, 각 공법에서 시공 조건 및 결과는 하기 표 2에 기재하였다.

	비교예１	실시예 1	비교예２	실시예 2	비교예３	실시예 3
구 분	정밀진동 제어발파	신기술 정밀폭약	진동제어발파(소규모)	신기술 정밀폭약	진동제어발파(중규모)	신기술 정밀폭약
천공직경 (mm)	51mm이내	51mm이내	51mm이내	61mm이내	76mm이내	61mm이내
천 공 장 (m)	2.0	2.4-3.2	2.7	3.4-5.7	3.2	8.5-11.5
최소 저항선 (m)	0.8	0.8	1.0	0.9	1.4	1.2
천공간격 (m)	0.8	0.7	1.2	0.8	1.6	1.0
공당 장약량 (kg/공)	0.3125 (에멀젼폭약)	0.225-0.425 (정밀폭약)	1.0 (에멀젼폭약)	0.325-0.825 (정밀폭약)	2.0 (에멀젼폭약)	1.525-2.125 (정밀폭약)
비장약량 (kg/㎥)	0.24	0.17~0.24	0.35	0.13-0.20	0.34	0.15-0.16
공당 파쇄량 (㎥/공)	1.28	1.35~1.79	2.88	2.45~4.11	5.824	10.2~13.8

상기 표 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예에서는 디커플링 공법과 에어데크 방법을 동시에 적용함으로써, 비장약량이 크게 감소하며, 천공장의 깊이가 증가함에 따라 공당 파쇄량이 종래의 공법에 의하여 크게 증가하는 것을 확인하였다.

이상으로 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 폭약
20 : 에어데크 공간
30 : 전색부

Claims (10)

1. a) 암반에 소정의 배열로 복수의 발파공을 소정깊이로 천공하는 단계;
   b) 상기 발파공에 디커플링 계수가 2 내지 5를 가지는 폭약과 뇌관을 장약하는 단계;
   c) 상기 발파공에 적어도 하나의 에어데크 공간을 형성하는 단계;
   d) 상기 발파공의 개방부에 전색물을 충진하여 전색부를 형성하는 단계; 및
   e) 상기 발파공 내의 폭약을 뇌관에 의해 기폭하는 단계;를 포함하고,
   상기 발파공의 지름은 40 내지 80mm 인 것을 특징으로 하는 암반발파방법.
   
2. a) 암반에 소정의 배열로 복수의 발파공을 소정깊이로 천공하는 단계;
   b) 상기 발파공에 적어도 하나의 에어데크 공간을 형성하는 단계;
   c) 상기 발파공에 디커플링 계수가 2 내지 5를 가지는 폭약과 뇌관을 장약하는 단계;
   d) 상기 발파공의 개방부에 전색물을 충진하여 전색부를 형성하는 단계; 및
   e) 상기 발파공 내의 폭약을 뇌관에 의해 기폭하는 단계;를 포함하고,
   상기 발파공의 지름은 40 내지 80mm 인 것을 특징으로 하는 암반발파방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 c) 단계와 d) 단계 사이에 상기 발파공에 적어도 하나의 에어데크 공간을 추가로 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 암반발파방법.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 발파공의 지름은 40 내지 55mm이고,
   상기 디커플링 계수는 2 내지 3.5인 것을 특징으로 하는 암반발파방법.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 발파공의 지름은 55 내지 80mm이고,
   상기 디커플링 계수는 2.5 내지 5인 것을 특징으로 하는 암반발파방법.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   저항선(W)은 70 내지 130 cm 인 것을 특징으로 하는 암반발파방법.
   
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   천공 간격(S)은 60 내지 110 cm 인 것을 특징으로 하는 암반발파방법.
   
8. 제6항에 있어서,
   장약장(A)은 110 내지 1010 cm이고,
   상기 에어데크 공간의 높이(B)는 10·g·d ~ 20·g·d범위이고,
   상기 전색부의 높이(C)는 저항선(W)의 1 내지 1.2배 범위인 것을 특징으로 하는 암반발파방법.
   (상기 g는 암석계수이며, 상기 d는 발파공의 지름을 의미한다.)
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 c) 단계에서 에어데크 공간은 대나무, 백업제 및 끈에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 암반발파방법.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 d) 단계에서 전색물은 부직포, 폭약박스 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 암반발파방법.

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