KR102430259B1 - 지관과 라이너를 이용하여 폭발력을 증대시키기 위한 암반 발파 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폭약의 사용을 줄이면서 발파의 효과를 극대화하기 위한 암반 발파 방법에 관한 것이다.
상기 암반 발파 방법은, 암반에 장약공을 천공하는 천공단계; 상기 장약공 내에 제1 폭약을 삽입하는 단계; 상기 제1 폭약의 상부에 속이 비고 상부를 향해 좁아지는 원뿔형의 라이너를 삽입하는 단계; 상기 라이너의 상부에 제2 폭약을 삽입하는 단계; 상기 제2 폭약에 뇌관을 설치하는 단계; 상기 제2 폭약의 상부에 전색물을 충전하는 단계; 상기 제1 및 제2 폭약을 폭발시키는 발파단계; 를 포함한다.
이러한 구성에 따르면, 지관과 라이너를 이용하여 폭발력을 증대시킴으로써 폭약의 사용량을 줄여 진동과 소음을 줄이면서 암반을 파쇄할 수 있을 정도의 충분한 폭발력을 발휘할 수 있는 암반 발파 방법을 제공할 수 있다.

Description

지관과 라이너를 이용하여 폭발력을 증대시키기 위한 암반 발파 방법 {Rock blasting method for increasing explosive power by using paper tube and liner }

본 발명은 폭약의 사용을 줄이면서 발파의 효과를 극대화하기 위한 암반 발파 방법에 관한 것이다.

대규모 토목공사를 할 때는 지하에 존재하는 암반 등을 굴착하여 제거하여야 하는 경우가 많다. 이러한 암반을 굴착하여 제거할 때는 먼저 발파작업을 통해 암반을 파쇄한 다음, 굴착기 등을 이용하여 파쇄된 암반을 제거한다.

암반을 굴착하기 위해 발파작업을 할 때는 천공기를 이용하여 암반에 구멍(장약공)을 천공한 다음, 이 천공된 구멍 내에 폭약을 장전하고, 장전된 폭약의 상부에 모래와 같은 전색물을 충전시킨 상태에서 발파한다.

도심지와 공사 주변의 보안물건으로 인한 각종 민원 제기와 정부의 안전사고 예방을 위한 시책에 의해 건설사 및 하도급 업체는 소음과 진동을 저감할 수 있도록 발파 공사를 수행해야 하므로 발파 공사에 대한 부담은 날로 증가하고 있다.

도 1은 종래의 암반 발파 방법을 도시하는 도면이다.

천공기 등을 이용하여 암반에 장약공(20)을 천공하고, 충분한 폭발력을 발휘할 수 있도록 장약공(20) 내부에 복수의 폭약(30)을 삽입한다. 폭약(30)에는 뇌관(31) 및 뇌관 각선(32)이 연결되어 발파할 수 있도록 한다.

폭약(30) 위에는 자갈, 모래 등이 혼합된 전색물(40)을 충전한다.

다음에, 장약공(20) 내에 장전된 폭약(30)을 폭발시켜 암반을 파쇄한다.

종래의 발파 방법에서는 충분한 폭발력을 발휘하기 위해 단순히 장약공(20) 내에 비교적 많은 양의 폭약(30)을 삽입하고 폭발시키는 방법을 사용하고 있어, 암반을 파쇄하는 과정에서 많은 진동과 소음이 발생하는 문제가 있다.

따라서, 폭약(30)의 사용량을 줄이면서 암반을 파쇄할 수 있을 정도의 충분한 폭발력을 발휘할 수 있는 암반 발파 방법이 필요하다.

대한민국 등록특허 제10-1656200호

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 폭약의 사용량을 줄여 진동과 소음을 줄이면서 암반을 파쇄할 수 있을 정도의 충분한 폭발력을 발휘할 수 있는 암반 발파 방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 암반 발파 방법은, 암반에 장약공을 천공하는 천공단계; 상기 장약공 내에 제1 폭약을 삽입하는 단계; 상기 제1 폭약의 상부에 속이 비고 상부를 향해 좁아지는 원뿔형의 라이너를 삽입하는 단계; 상기 라이너의 상부에 제2 폭약을 삽입하는 단계; 상기 제2 폭약에 뇌관을 설치하는 단계; 상기 제2 폭약의 상부에 전색물을 충전하는 단계; 상기 제1 및 제2 폭약을 폭발시키는 발파단계; 를 포함한다.

또한, 상기 제1 폭약과 상기 라이너 사이에 상부와 하부가 개방된 원통형의 지관을 삽입하는 단계; 를 더 포함한다.

또한, 상기 라이너의 원뿔 부분에는 상부를 향해 돌출되는 돌출핀이 형성되어, 상기 돌출핀 부분이 상기 제2 폭약에 삽입된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 암반 발파 방법은, 암반에 장약공을 천공하는 천공단계; 상기 장약공 내에 상부와 하부가 개방된 원통형의 지관을 삽입하는 단계; 상기 지관의 상부에 속이 비고 상부를 향해 좁아지는 원뿔형의 라이너를 삽입하는 단계; 상기 라이너의 상부에 폭약을 삽입하는 단계; 상기 폭약에 뇌관을 설치하는 단계; 상기 폭약을 폭발시키는 발파단계; 를 포함한다.

본 발명에 따르면, 지관과 라이너를 이용하여 폭발력을 증대시킴으로써 폭약의 사용량을 줄여 진동과 소음을 줄이면서 암반을 파쇄할 수 있을 정도의 충분한 폭발력을 발휘할 수 있는 암반 발파 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 암반 발파 방법을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 암반 발파 방법에 사용되는 라이너를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 암반 발파 방법에 사용되는 라이너의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 암반 발파 방법을 도시하는 도면이다.
도 5는 도 4에서 복수의 지관을 사용하는 실시예를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 4에서 다른 라이너를 사용하는 실시예를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 암반 발파 방법을 도시하는 도면이다.
도 8은 도 7에서 다른 라이너를 사용하는 실시예를 도시하는 도면이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 2는 본 발명의 암반 발파 방법에 사용되는 라이너를 도시하는 도면이다. 도 3은 본 발명의 암반 발파 방법에 사용되는 라이너의 다른 실시예를 도시하는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 암반 발파 방법을 도시하는 도면이다. 도 5는 도 4에서 복수의 지관을 사용하는 실시예를 도시하는 도면이다. 도 6은 도 4에서 다른 라이너를 사용하는 실시예를 도시하는 도면이다.

본 발명의 암반 발파 방법은 도심지와 주변에 보안물건이 있는 공사현장에서 진동과 소음을 줄이면서 충분한 폭발력을 발생시켜 발파를 원활하게 하기 위한 것이다.

노이만 효과(Neumann effect)는 작약을 탄에 충진할 때에 탄두부에 빈 공간을 두고 그 뒤쪽에 작약을 충진하여서 그것을 점화, 폭발시키면 탄의 추진방향으로 강력한 추진 에너지가 발생하는 것을 말한다.

본 발명에서는 이러한 노이한 효과를 이용한 발파를 하여 폭약의 사용을 줄이면서 발파의 효과를 극대화할 수 있게 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 사용되는 라이너(150)는 속이 비고 상부를 향해 좁아지는 원뿔 형상을 갖는다. 라이너(150)는 금속 재질, 예를 들어 구리, 철, 황동 등으로 형성될 수 있다.

라이너(150)의 원뿔 부분에는 상부를 향해 돌출되고 날카로운 단부를 갖는 돌출핀(151)이 형성되어, 돌출핀(151) 부분을 폭약에 삽입할 수 있게 한다.

도 3을 참조하면, 라이너(150)는 하단의 원주 부분에서 소정의 간격으로 이격되어 하부를 향해 돌출되는 복수의 하부 돌출핀(152)을 더 포함할 수 있다.

하부 돌출핀(152)은 연성의 재질로 형성되어 하부로 돌출되는 것을 손으로 구부려 상부로 돌출되게 할 수 있다. 하부 돌출핀(152)이 상부로 돌출되어 경사지는 각도는 환경에 따라 조절할 수 있다. 상부로 돌출되는 하부 돌출핀(152)은 장약공의 내벽과 접촉되면서 장약공으로 삽입될 수 있고 장약공 내에서 라이너(150)의 형상과 위치를 유지하고 라이너(150)가 지지될 수 있게 한다. 장약공은 천공 과정에서 내벽의 폭이나 형상이 균일하지 않을 수 있으므로, 하부 돌출핀(152)은 장약공으로 삽입되는 과정에서 형상과 위치를 용이하게 유지할 수 있도록 3개 이상 형성되는 것이 바람직하다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예의 암반 발파 방법에서는 먼저, 암반에 장약공(120)을 천공하고, 장약공(120) 내에 제1 폭약(130)을 삽입한다. 제1 폭약(130)은 복수 개가 삽입될 수 있다.

다음에, 제1 폭약(130)의 상부에 상부와 하부가 개방되고 종이 재질로 형성되는 원통형의 지관(140)을 삽입한다. 지관(140)은 복수 개가 연속하여 배치될 수 있다.

지관(140)은 파라핀 용기에 담궈서 지관(140)의 내측면 및 외측면에 파라핀이 코팅되게 할 수 있다. 파라핀은 폭약이 폭발할 때의 열에 의해 고체에서 액체로, 다시 액체에서 기체로 변하는 과정에서 부피가 순간적으로 크게 팽창하여 장약공(120)의 내부 압력 증가를 도모한다. 따라서, 적은 양의 폭약으로도 발파에 필요한 충분한 폭발력을 얻을 수 있게 한다.

다음에, 지관(140)의 상부에 속이 비고 상부를 향해 좁아지는 원뿔형의 라이너(150)를 삽입한다. 라이너(150)에는 상부로 돌출핀(151)이 돌출되어, 돌출핀(151)이 제2 폭약(160)에 삽입되어 라이너(150)의 위치결정을 돕는다.

다음에, 라이너(150)의 상부에 제2 폭약(160)을 삽입한다.

다음에, 제2 폭약(160)에 뇌관(161)을 설치한다. 뇌관(161)에는 뇌관각선(162)이 연결되어 지면으로 연장된다.

다음에, 제2 폭약(160)의 상부에 전색물(170)을 충전한다.

다음에, 제1 및 제2 폭약(130, 160)을 폭발시켜 암반을 파쇄한다.

도 6을 참조하면, 라이너(150)의 하부 돌출핀(152)을 구부려 상부로 돌출되게 한다. 상부로 돌출되는 하부 돌출핀(152)은 장약공(120)의 내벽과 접촉되어 장약공(120) 내에서 라이너(150)의 위치를 유지하고 라이너(150)를 지지할 수 있게 한다.

종래의 발파 방법에서는 장약공 내에 폭약만 충전되어 암반을 파쇄하였지만, 암반을 파쇄하기 위해 장약공 내에 폭약이 과다하게 충전되어 진동과 소음이 많이 발생되는 문제가 있었다. 도심지와 주변에 보안물건이 있는 공사현장에서는 진동과 소음이 많은 문제를 일으키므로, 발파 공사에 대한 부담이 증가하여 공사비 상승의 원인이 된다.

본 실시예에서는 노이만 효과를 얻기 위해 속이 비고 상부를 향해 좁아지는 원뿔 형상을 갖는 라이너(150)를 제1 폭약(130)의 상부에 배치하고, 라이너(150)와 제1 폭약(130)의 사이에는 지관(140)을 배치한다. 또한, 라이너(150)의 상부에 제2 폭약(160)을 배치하고, 제2 폭약(160)에 뇌관(161)을 설치하여 정기폭(正起爆)을 달성한다. 정기폭은 장약공(120)의 입구 쪽에 뇌관을 배치하는 것을 말하고, 노이만 효과를 얻기 위해서는 정기폭이 되어야 하고 역기폭에서는 노이만 효과를 기대할 수 없다.

금속 라이너(150)는 폭력에 의해 붕괴되면서 금속미립자가 방출하여 메탈 제트(jet)를 형성한다. 라이너(150)와 폭약을 이러한 방법으로 장약하면, 폭발력이 사방으로 퍼지는 일반 폭약과 달리 폭발력을 특정한 방향으로 집중시킬 수 있어 발파 위력을 높일 수 있다. 그에 따라, 폭약의 사용을 줄이면서 발파 효과를 증대시킬 수 있어, 공사현장 주변의 환경변화에 대처할 수 있고 진동과 소음 등 민원을 발생을 감소시키면서 저렴한 비용으로 발파를 진행할 수 있다.

라이너(150)와 제1 폭약(130) 사이에 지관(140)을 배치함으로써, 폭약과 라이너(150) 사이에 공간을 형성하여 노이만 효과를 극대화 하면서 지관(140)의 공간만큼 폭약의 사용을 줄일 수 있다. 또한, 지관(140)은 장약공(120) 내에서 공간 형성으로 디커플링 효과(decoupling effect)를 최대한 이용할 수 있게 한다. 이러한 디커플링 효과에 의해 장약공(120) 내벽에 균등한 투사 면적을 제공함으로써 폭약의 폭발력이 균일하게 작용하도록 유도한다.

또한, 라이너(150)의 돌출핀(151)은 제2 폭약(160)에 삽입됨으로써 제2 폭약(160)에 대한 라이너(150)의 위치를 설정하여 노이만 효과를 충분히 발휘할 수 있게 한다.

본 실시예의 발파 방법에 따르면, 정기폭으로 라이너(150)를 배치하고, 라이너(150)의 하부에 지관(140)을 배치하고, 지관(140)의 하부에 제1 폭약(130)을 배치함으로써, 노이만 효과에 의해 발파의 효과를 극대화 하여 폭약의 사용을 줄이면서 진동과 소음을 저감한다. 실험 결과, 본 발명의 발파 방법에 의해 발파력을 유지하면서 진동을 30~50% 저감할 수 있었다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 암반 발파 방법을 도시하는 도면이다. 도 8은 도 7에서 다른 라이너를 사용하는 실시예를 도시하는 도면이다.

먼저, 암반에 장약공(120)을 천공하고, 장약공(120) 내에 상부와 하부가 개방되고 종이 재질로 형성되는 원통형의 지관(140)을 삽입한다. 지관(140)은 파라핀 용기에 담궈서 지관(140)의 내측면 및 외측면에 파라핀이 코팅되게 할 수 있다.

다음에, 지관(140)의 상부에 속이 비고 상부를 향해 좁아지는 원뿔형의 라이너(150)를 삽입한다. 라이너(150)에는 상부로 돌출핀(151)이 돌출되어, 돌출핀(151)이 폭약(130)에 삽입되어 라이너(150)의 위치결정을 돕는다.

다음에, 라이너(150)의 상부에 폭약(130)을 삽입한다. 폭약(130)은 복수 개가 삽입될 수 있다.

다음에, 폭약(130)에 뇌관(131)을 설치한다. 뇌관(131)에는 뇌관각선(132)이 연결되어 지면으로 연장된다.

다음에, 폭약(130)의 상부에 전색물(170)을 충전한다.

다음에, 폭약(130)을 폭발시켜 암반을 파쇄한다.

도 8을 참조하면, 라이너(150)의 하부 돌출핀(152)을 구부려 상부로 돌출되게 한다. 상부로 돌출되는 하부 돌출핀(152)은 장약공(120)의 내벽과 접촉되어 장약공(120) 내에서 라이너(150)의 위치를 유지하고 라이너(150)를 지지할 수 있게 한다.

상기 발파 방법에서는 라이너(150)의 상부에 폭약(130)을 배치하고, 폭약(130)에 뇌관(131)을 설치하여 정기폭을 달성한다.

라이너(150)의 하부에 지관(140)을 배치하여 라이너(150)와 암반 사이에 공간을 형성하여 노이만 효과를 극대화 할 수 있다. 금속 라이너(150)는 폭력에 의해 붕괴되면서 금속미립자가 방출하여 메탈 제트(jet)를 형성하여 폭발력이 사방으로 퍼지는 일반 폭약과 달리 폭발력을 특정한 방향으로 집중시킬 쉬 있어 발파 위력을 높일 수 있다.

또한, 지관(140)은 장약공(120) 내에서 공간 형성으로 디커플링 효과를 최대한 이용할 수 있게 한다.

본 실시예의 발파 방법에 따르면, 정기폭으로 라이너(150)를 배치하고, 라이너(150)의 하부에 지관(140)을 배치하고, 지관(140)의 하부에 암반이 직접 위치하게 하여, 폭약(130)의 사용을 줄여 진동과 소음을 줄이면서 폭약(130)의 폭발력이 하부 암반에 집중되게 하여 하부 파쇄(뿌리깍기)를 증대시킬 수 있다. 하부 파쇄(뿌리깍기)는 암반 하부를 편평하게 하기 위한 파쇄를 말한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

20 : 장약공
30 : 폭약
31 : 뇌관
32 : 뇌관각선
40 : 전색물
120 : 장약공
130 : 제1 폭약
140 : 지관
150 : 라이너
151 : 돌출핀
152 : 하부 돌출핀
160 : 제2 폭약
161 : 뇌관
162 : 뇌관각선
170 : 전색물

Claims (4)

1. 암반 발파 방법에 있어서,
   암반에 장약공을 천공하는 천공단계;
   상기 장약공 내에 제1 폭약을 삽입하는 단계;
   상기 제1 폭약의 상부에 속이 비고 상부를 향해 좁아지는 원뿔형의 라이너(150)를 삽입하는 단계;
   상기 라이너(150)의 상부에 제2 폭약을 삽입하는 단계;
   상기 제2 폭약에 뇌관을 설치하는 단계;
   상기 제2 폭약의 상부에 전색물을 충전하는 단계;
   상기 제1 및 제2 폭약을 폭발시키는 발파단계;
   를 포함하고,
   상기 라이너(150)는 하단의 원주 부분에서 소정의 간격으로 이격되어 하부를 향해 돌출되는 복수의 하부 돌출핀(152)을 더 포함하고,
   상기 하부 돌출핀(152)은 연성의 재질로 형성되어 하부로 돌출되는 것을 구부려 상부로 돌출되게 할 수 있는 암반 발파 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 폭약과 상기 라이너(150) 사이에 상부와 하부가 개방된 원통형의 지관을 삽입하는 단계;
   를 더 포함하는 암반 발파 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 라이너(150)의 원뿔 부분에는 상부를 향해 돌출되는 돌출핀이 형성되어, 상기 돌출핀 부분이 상기 제2 폭약에 삽입되는 암반 발파 방법.
4. 암반 발파 방법에 있어서,
   암반에 장약공을 천공하는 천공단계;
   상기 장약공 내에 상부와 하부가 개방된 원통형의 지관을 삽입하는 단계;
   상기 지관의 상부에 속이 비고 상부를 향해 좁아지는 원뿔형의 라이너(150)를 삽입하는 단계;
   상기 라이너(150)의 상부에 폭약을 삽입하는 단계;
   상기 폭약에 뇌관을 설치하는 단계;
   상기 폭약을 폭발시키는 발파단계;
   를 포함하고,
   상기 라이너(150)는 하단의 원주 부분에서 소정의 간격으로 이격되어 하부를 향해 돌출되는 복수의 하부 돌출핀(152)을 더 포함하고,
   상기 하부 돌출핀(152)은 연성의 재질로 형성되어 하부로 돌출되는 것을 구부려 상부로 돌출되게 할 수 있는 암반 발파 방법.

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