KR102516658B1 - 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치 및 이를 이용한 암반의 자유면 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부공간이 형성된 사각형상의 지지프레임과 상기 지지프레임에 설치되는 제1가이드봉 및 제2가이드봉 및 이동수단으로 구성되는 타공고정프레임과, 상기 제1,2가이드봉에 설치되어 이동수단에 의해 좌우로 이동하는 이동장치 및, 상기 이동장치에 설치되어 암반에 자유면을 형성시키는 타공체를 포함하여 이루어지되, 상기 타공체는 각 선단에 코어드릴이 설치된 3개의 회전로드가 하나의 열을 형성하도록 구비되고, 상기 3개의 회전로드는 서로 이격되어 위치하는 것을특징으로 한다.

Description

자유면 형성을 위한 트리플 천공장치 및 이를 이용한 암반의 자유면 시공방법{A TRIPLE DRILLING DEVICE FOR FORMING A FREE SURFACE AND A METHOD FOR CONSTRUCTING A FREE SURFACE OF A BEDROCK USING THE SAME}

본 발명은 지중의 암반을 굴착할 때 자유면을 형성시키기 위한 것으로서, 보다 구체적으로는 상호 이격된 3개의 코어드릴을 사용하여 3개의 타공홀을 형성시키고, 상호 이격된 3개의 타공홀 사이를 다시 한번 타공하여 6개의 타공홀이 상호 겹치게하며, 상기 타공홀에 형성된 코어를 제거하여 자유면을 형성시키는 천공장치에 관한 것이다.

지하 터널을 위한 지중 굴착 과정중에서 암반을 굴착하거나 제거해야 하는 작업이 동반된다. 이때 암반굴착의 대표적인 방법으로는 타공작업을 한 다음 화약을 이용해 발파하는 방법(Drill & Blast Method)을 많이 사용한다. 그러나 이러한 방법은 소음이나 진동 등에 의해 주변에 많은 민원이 발생할 뿐만 아니라 환경저해 및 안전사고가 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 해당 암반에 천공장치를 이용하여 암반에 자유면 즉, 천공홀을 다수 개 형성시키고, 상기 천공홀에 의해 형성된 자유면을 별도의 장치인 암파쇄장치를 다시 삽입시켜 자유면을 확장시키면서 파괘하는 방법이 도심을 중심으로 각광 받고 있다.

이러한 자유면의 형성은 일반적으로 굴착하고자 하는 길이방향으로 소정의 간격으로 다수 개의 천공홀을 형성시킨 다음, 각 천공홀 사이를 와이어쏘 등의 절단장비로 절단하거나, 각 천공홀 사이를 다시 천공하여 암반 전체가 연속 절단형상을 가지게 하는 방식으로 이루어진다.

상술한 바와 같이 상기 자유면을 형성시키는 장치(공개특허공보 제10-2010-0108164호)로는 도 1에 도시된 바와 같이, 에 굴삭기 암 선단에 장착되는 프레임(10)과 상기 프레임(10)에 구비된 가이드(11)를 따라 이동하도록 프레임(10)에 설치되는 이동블록(20)과, 상기 그레임에 설치되며 이동블록(20)과 연결되어 이동블록(20)을 이동시키는 승강수단(30) 및, 사기 이동블록(20)에 설치되며 회전모터(50)에서 발생되는 회전력을 전달받아 회전하면서 타공작업을 실시하는 코어드릴(40)로 이루어진 천공장치가 개시되어 있다.

상기 종래기술은 타공작업시 암반의 표면과 접촉된 상태를 유지하면서 타공체가 안정적으로 타공작업을 할 수 있도록 고정지지대(12)가 설치되어 있으나, 코어드릴이 암반을 천공할 때 코어드릴 자체가 흔들리거나 휘는 것을 방지할 수 없는 구조로 이루어져 있다.

또한 암반 표면이 고르지 못하고 울퉁불퉁하면 종래기술의 고정지지대가 일정하게 접하지 못하게 되면서 타공작업시 청공장치 전체가 흔들려 안전사고가 발생할 우려가 있다.

또한 하나의 천공홀을 형성키시고 바로 옆에 또 다른 천공홀을 형성시킬 때, 천공장치가 아닌 굴착식의 암을 옆으로 이동시켜야 함으로 숙달된 작업자가 아닌 미숙한 작업자가 굴삭기를 조종하여 코어드릴을 이동시키게되면 정확히 옆으로 이동하기 어려울 뿐만 아니라 그 작업시간 또한 오래걸리는 문제점이 있다.

공개특허공보 제10-2010-0108164호

본 발명은 종래기술의 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 트리플 천공장치를 고정한 상태에서 상호 이격된 다수 개의 코어드릴을 이용하여 상호 이격된 다수 개의 타공홀을 형성시키고, 각 이격된 타공홀 사이를 상호 겹치도록 다시 한번 타공함으로써 자유면의 형성 속도를 향상시키는 트리플 천공장치 및 이를 이용한 암반의 자유면 시공방법을 제공하고자 한다.

또한 1차 타공작업 후 다음 타공작업시 굴착기와 같은 장비가 아닌, 천공장치를 이동시켜 미숙련 작업자가 작업을 하여도 신속하고 정확하게 다음 타공지점까지 이동시킬 수 있는 트리플 천공장치 및 이를 이용한 암반의 자유면 시공방법을 제공한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, 내부공간이 형성된 사각형상의 지지프레임과 상기 지지프레임에 설치되는 제1가이드봉 및 제2가이드봉 및 이동수단으로 구성되는 타공고정프레임과, 상기 제1,2가이드봉에 설치되어 이동수단에 의해 좌우로 이동하는 이동장치 및, 상기 이동장치에 설치되어 암반에 자유면을 형성시키는 타공체를 포함하여 이루어지되, 상기 타공체는 각 선단에 코어드릴이 설치된 3개의 회전로드가 하나의 열을 형성하도록 구비되고, 상기 3개의 회전로드는 서로 이격되어 위치하는 트리플 천공장치가 제공된다.

상기 3개의 회전로드 후단에는 각각의 타공모터가 설치되어 있고, 상기 3개의 회전로드의 이격거리는 코러드릴의 외면보다 작으며, 상기 3개의 회전로드는 중앙에 위치하는 것으로서 제1코어드릴이 설치된 중앙회전로드와, 상기 중앙회전로드를 중심으로 양측에 이격되어 위치하는 제2코어드릴이 설치된 제1측회전로드와 제3코어드릴이 설치된 제2측회전로드로 이루어지고, 상기 타공모터는 하나의 슬라이드판 상면에 고정 설치되고, 상기 슬라이드판의 하면에는 한 쌍의 상부가이드봉이 삽입되는 슬라이드관이 구비되며, 상기 한 쌍의 상부가이드봉의 선단과 후단은 선단고정판과 후단고정판에 설치될 수 있다.

상기 이동장치는 제1가이드봉이 삽입되는 전방이동관과, 제2가이드봉이 삽입되는 후방이동관 및, 상기 전방이동관과 후방이동관 사이를 연결시켜주는 연결대로 이루어지고, 상기 이동장치의 연결대 상면 전방에는 제1부싱이 형성되고, 상기 연결대의 상면 후방에는 제2부싱이 형성되며, 상기 제1,2부싱에는 한쌍의 하부가이드봉이 슬라이딩 되도록 설치되고, 상기 한쌍의 하부가이드봉의 선단과 후단은 선단고정판과 후단고정판에 설치되며, 상기 선단고정판의 후면과 연결대 사이에는 전후방이동유압잭이 설치될 수 있다.

상기 선단고정판에는 중앙회전로드와 양측의 제1,2측회전로드가 삽입 고정되는 가이드홀이 구비될 수 있다.

상기 지지프레임은 전방에 위치하는 선단프레임과, 상기 선단프레임의 후방에 위치하는 후단프레임 및, 상기 선,후단프레임의 양측 단부에 결합되는 제1측프레임과 제2측프레임으로 이루어지고, 상기 제1가이드봉과 제2가이드봉은 제1,2측프레임 상부 전방과 후방에 서로 이격되어 고정 설치되되, 상기 제1,2가이드봉의 고정 설치는 상기 제1,2가이드봉의 양단부와 제1,2측프레임의 외면을 일체화 시키는 이음브라켓에 의해 이루어지고, 상기 이동수단은, 상기 제1,2측프레임의 외면 전방화 후방에 구비되는 좌지지브라켓과 우지지브라켓과, 상기 좌지지브라켓과 우지지브라켓 사이에 설치되는 수나사가 형성된 스크류로 이루어지며, 상기 연결대에는 스크류의 수나사에 대응하는 암나사가 형성된 암나사홀이 구비되어, 상기 암나사홀에 스크류가 삽입될 수 있다.

상기 지지프레임의 후방에는 회동체가 설치되되, 상기 회동체는 지지프레임에 고정되는 회전수판과, 상기 회전수판과 일체로 결합되는 회전접판과, 상기 회전저판을 회동시키기 위하여 회동모터가 구비된 회동본체로 이루어져, 상기 회동모터의 작동에 의해 지지프레임(110)이 회동하고, 상기 회동체의 후방에는 각도조절체가 설치되되, 상기 각도조절체는, 회동본체의 후면에 고정 설치되는 회동고정판과, 상기 회동고정판의 양측 방향에 수직 설치되는 한 쌍의 수직판과, 상기 한 쌍의 수직판을 연결하여 일체화시키면서 회동고정판에 힌지결합되는 한 쌍의 수직판을 연결하여 일체화시키면서 회동고정판에 힌지결합되는 한 쌍의 가로고정대 및, 상기 수직판에 설치되어 회동고정판의 각도를 조절하는 조절잭으로 이루어질 수 있다.

트리플 천공장치를 이용하여 암반에 자유면을 형성시키는 방법으로서, 타공고정프레임의 지지프레임을 암반의 표면에 밀착 고정시킨 상태에서 타공체를 전진시켜 1차 타공홀 형성작업을 완료하고, 상기 타공고정프레임의 고정상태를 그대로 유지시킨 상태에서 이동장치를 지지프레임에 설치된 제1,2가이드봉을 따라 일측방향으로 이동시켜 2차 타공홀 형성작업을 하고, 다시 이동장치를 제1,2가이드봉을 따라 일측방향을 따라 다시 타공홀 형성작업을 반복하여 암반에 자유면이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 암방의 자유면 시공방법이 제공된다.

본 발명은 다수 개의 타공홀을 동시에 형성시킬 수 있으므로 자유면 형성작업을 보다 신속하게 이루어지게 할 수 있다. 또한 백호우나 굴착기 등과 같은 중장비의 조작이 아닌 천공장치의 간단한 조작에 의해 미숙련자도 어렵지 않게 작업을 수행할 수 있다.

또한 암반 표면이 울퉁불퉁하여도 각각의 유압잭에 의해 작동하는 고정부에 의해 3각 지지구로가 형성되어 타공작업의 안전성을 도모할 수 있고, 각 코어드릴의 선단부를 고정시켜 코어드릴이 암반 표면에 닿았을 때 발생하는 흔들림을 최소화 시켜 보다 정확한 타공작업이 이루어게 할 수 있다.

도 1은 종래기술인 천공장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 트리플 천공장치의 사시도이다.
도 3은 상기 트리플 천공장치의 정면도이다.
도 4는 상기 트리플 천공장치의 평면도이다.
도 5는 상기 트리플 천공장치의 측면도이다.
도 6은 상기 트리플 천공장치의 일부 구성인 코어드릴에 관한 또다른 실시예의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 회동체에 관한 분해사시도이다.
도 8은 본 발명의 각도조절에 관한 사시도이다.
도 9 내지 16는 상기 트리플 천공장치를 이용한 암반의 자유면 시공방법에 관한 각 단계별 설명도이다.
도 17,18은 상기 트리플 천공장치의 일부 구성인 이동장치의 이동에 관한 설명도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.

도 2 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 트리플 천공장치를 도시한 것으로서, 도 2는 상기 트리플 천공장치의 사시도이고, 도 3은 상기 트리플 천공장치의 정면도이며, 도 4는 상기 트리플 천공장치의 평면도이고, 도 5는 상기 트리플 천공장치의 측면도이다.

본 발명의 트리플 천공장치는, 암반을 굴착하기 위해 자유면을 형성시키는 것으로서, 도 2 내지 5에 도시된 바와 같이 타공고정프레임(100)과, 이동장치(200) 및, 타공체(300)를 포함하여 이루어진다.

타공체(300)는 각 선단에 동일 규격의 코어드릴(310)이 설치된 회전로드(320)를 구비함으로써 암반에 타공홀(PH)을 형성시킨다. 상기 회전드릴(320)의 후방에는 타공모터(331)가 설치된다. 이러한 타공체(300)는 이동장치(200)에 설치된다.

상기 타공체(300)가 설치된 이동장치(200)는, 후술하는 바와 같이 청공고정프레임(100)을 구성하는 것으로서 내부에 공간이 형성된 사각형상의 지지프레임(110) 상부에 위치되는 제1가이드봉(120)과 제2가이드봉(130)에 설치되어, 상기 제1,2가이드봉(120,130)을 따라 좌우로 이동하면서 타공작업을 연속적으로 이루어질 수 있게 한다.

코어드릴(310)은 타공모터(331)에 의해 회전하면서 암반에 타공홀(PH)을 형성시킨다는 점에서는 일반적인 타공체(300)와 다르지 않다. 즉 타공모터(331)는 유압모터 또는 전동모터로 구성되어 회전로드(320)를 회전시켜 코어드릴(310)에 의한 암반에서의 타공홀(PH) 형성을 가능하게 한다. 코어드릴(310)은 상기 회전로드(320)의 선단에 설치된다.

참고로 선단, 전방, 전단 등의 용어는 타공이 진행되는 방향을 말한다.

다만 본 발명의 타공체(300)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 회전로드(320)가 하나의 열을 형성하도록 구비됨과 동시에 상호 이격되어 위치한다. 이와 같이 3개의 회전로드(320)가 상호 이격된 상태로 구성된 타공체(300)는, 1차 타공작업시 3개의 타공홀(PH)을 형성시키고, 이동수단에 의해 1차 타공작업시 형성된 각각의 타공홀(PH) 사이에 2차 타공작업을 실시하면, 상호 연통된 6개의 타공홀(PH)이 형성되므로 보다 신속하게 자유면이 형성될 수 있게 한다.

이때 3개의 코어드릴(310)의 각 이격거리(L1)은 코어드릴(310) 하나의 외경(D1)보다 작게하여 1차 타공작업 후, 2차 타공작업시 모든 타공홀(PH)이 서로 겹치게한다.

이러한 회전로드(320)는, 중앙에 위치하는 것으로서 제1코어드릴(310A)이 구비된 중앙회전로드(320A)와, 상기 중앙회전로드(320A) 양측에 이격하여 위치하는 제2코어드릴(310B)이 설치된 제1측회전로드(320B) 및 제3코어드릴(310C)이 구비된 제2측회전로드(320C)로 이루어진다.

상기 제1 내지 3코어드릴(310)의 선단은 모두 일치될 수도 있으나, 본 발명의 다른 실시예에서는, 제1 내지 제3코어드릴(310A,310B,310C) 중 제1코어드릴(321A)은 제1,3코어드릴(310B,310C)보다 돌출되어 있을 수 있다.

후자의 실시예에서는 도 6에 되시된 바와 같이, 상기와 같이 중앙에 위치한 제1코어드릴(310A)이 먼저 암반 내부로 진입된 상태에서 양측의 제2코어드릴(310B)과 제3코어드릴(310C)의 암반 진입이 시작되므로 양측에 힘의 균형이 이루어져 보다 효율적인 타공작업이 도모될 수 있게 한다.

각각의 회전로드(320)는 상술한 바와 같이 타공모터(331)에 의해 작동하는데, 이러한 회전로드(320)는 하나의 타공모터(331)와 기어에 의해 동시에 회전로드(320)를 회전시킬 수도 있으나, 바람직하게는 각각의 회전로드(320)에 타공모터(331)를 설치하여 타공모터(331)의 규격을 최소화 시킬 수도 있다.

타공고정프레임(100)은 후술하는 회동체(400)가 후방에 설치되어 중장비에 고정되는 것으로서, 지지프레임(110)과 제1가이드봉(120)과 제2가이드봉(130) 및 이동수단으로 이루어진다.

지지프레임(110)은 사각형상으로 이루어지는 것으로서, 전방에 위치하는 선단프레임(111)과, 상기 선단프레임(111)의 후방에 위치하는 후단프레임(112) 및, 상기 선단프레임(111)과 후단프레임(112)의 양측 단부에 결합되는 제1측프레임(113)과 제2측프레임(114)으로 이루어진다. 지지프레임(110) 내부에는 공간이 형성되어 후술하는 이동수단이 구비된다.

제1가이드봉(120)과 제2가이드봉(130)은 이동장치(200)가 좌우로 이동할 수 있도록 하는 가이드 역할을 하는 것으로서, 지지프레임(110)의 전방과 후방에서 상부로 이격되어 각각 설치된다. 상기 제1,2가이드봉(120,130)의 양단부는 이음브라켓(121)에 의해 제1,2측프레임(113,114)의 양 단부에 각각 고정된다.

상기 선단프레임(111)의 전면 양측에는 하부고정부(115)가 설치될 수 있다.

상기 하부고정부(115)는 타공작업할 때 천공장치가 흔들리는 것을 방지하는 것으로서, 선단프레임(111)의 전면에 설치되는 하부유압잭(115a)과, 상기 하부유압잭(115a) 선단에 구비되어 암반 표면에 접하여 타공체(300)의 흔들림을 방지하는 하부지점대(115b)로 이루어진다.

따라서 암반의 표면이 울퉁불퉁한 상태이더라도 각각의 하부유압잭(115b)에 의해 하부지점대(115b)는, 암반 표면과 타공체(300)간의 간격을 일정하게 유지시킨채로 트리플 천공장치를 고정한다.

이동장치(200)는 상술한 바와 같이, 제1,2가이드봉(120,130)에 의해 좌우로 이동하도록 설치되는 것으로서 그 상부에 타공체(300)가 설치된다.

이러한 이동장치(200)는 전방이동관(210)과, 후방이동관(220) 및, 연결대(230)로 이루어진다.

전방이동관(210)은 제1가이드봉(120)이 삽입되어 슬라이딩할 수 있도록 관형상으로 이루어지고, 후방이동관(220)은 제2가이드봉(130)이 삽입되어 슬라이딩할 수 있도록 관형상으로 이루어지며, 연결대(230)는 상기 전방이동관(210)과 후방이동관(220)을 연결시켜주는 역할을 한다.

이동장치(200)의 좌우이동은 타공고정프레임(100)의 이동수단에 의해 이루어진다.

상기 이동수단은, 제1측프레임(113)과 제2측프레임(114)의 전방 상부에 설치되는 좌지지브라켓(141)과 우지지브라켓(142) 및, 상기 좌지지브라켓(141)과 우지지브라켓(142) 사이에 설치되는 스크류(143)로 이루어진다.

이와 더불어 이동장치(200)의 연결대(230)에는 스크류(143) 외면의 수나사에 대응하는 암나사가 구비된 암나사홀(231)이 구비된다. 따라서 연결대(230)의 암나사홀(231)에 스크류(143)가 삽입되고, 상기 스크류(143)가 회전됨에 따라 이동장치(200)는 스크류(143)를 따라 좌우로 이동하게 된다.

스크류(143)의 단부에는 회전모터(144)가 설치된다.

상기 회전모터(144)에 의해 스크류(143)가 회전하고 이에 의해 이동장치(200)가 좌우로 이동하게 된다. 또한 도면에 도시하지 않았으나 이동장치(200)의 좌우이동거리는 미리 설정된 제어장치에 의해 이동한다.

회전로드(320)를 작동시키는 타공모터(331)는 슬라이드판(341) 상면에 고정 설치된다.

상기 슬라이드판(341)은 암반 표면에 타공홀(PH)을 형성시키는 작업을 하기 위해 타공체(300)를 전진시키는 것으로서, 상기 슬라이드판(341) 하면에는 한 쌍의 상부가이드봉(360)이 삽입될 수 있는 슬라이드관(351)이 구비된다.

상기 한 쌍의 상부가이드봉(360)은 타공체(300)를 전진시키기 위한 가이드 역할을 하는 것으로서, 상부가이드봉(360)의 선단과 후단은 이동장치(200)의 전단과 후단에 각 설치된 선단고정판(370)과 후단고정판(380)에 고정된다.

타공체(300)를 이용하여 암반 표면에 타공체(300)를 가까이 근접시키기 위해서는 선단고정판(370)을 전진시켜야 한다. 이를 위해 상부가이드봉(360)에서 선단고정판(370)과 후단고정판(380) 사이 즉, 상부가이드봉(360) 하부에는 하부가이드봉(240)이 설치된다.

이동장치(200) 상부에는 제1부싱(230A)과 제2부싱(230B)이 설치된다. 구체적으로 상기 이동장치(200)의 연결대(230) 상면 전방에는 제1부싱(230A)이 설치되고, 상기 연결대(230)의 상면 후방에는 제2부싱(230B)이 설치된다. 상기 제1,2부싱(230A,230B)에는 한 쌍의 하부가이드봉(240)이 슬라이딩 되도록 삽입된다. 상기 하부가이등봉(240) 상부가이드봉(360)과 마찬가지로 선단고정판(370)과 후단고정판(380) 사이에 각각 고정된다.

선단고정판(370)의 후면과 연결대(230) 사이에는 천공유압잭(390)이 설치된다. 천공유압잭(390)에 의해 제1,2부싱(230A,230B)에 설치된 하부가이드봉(240)이 전진하면서 타공체(300)가 암반 표면으로 접근하게 된다.

선단고정판(370) 전면에는 상부고정부(371)가 더 구비 될 수 있다.

상기 상부고정부(371)는 타공작업시 타공체(300)의 흔들림을 방지하는 것으로서 상술한 하부고정부(115)와 함께 지지함으로써 3각 지지구조를 가진다. 따라서 트리플 천공장치가 타공작업을 할 때 안정성을 도모하는데 도움이 된다. 이러한 상부고정부(371)는 선단고정판(370) 전면에 설치되는 상부유압잭(371a)과 상기 상부유압잭(371a) 선단에 구비되는 상부지점대(371b)로 이루어져, 상술한 하부고정부(115)와 함께 트리플 천공장치의 수직도 및 고정상태가 견고하게 유지될 수 있게 한다.

선단고정판(370)에는 중앙회전로드(320A)와, 제1,2측회전로드(320B,320C)가 삽입 슬라이딩되는 가이드홀(372)이 구비된다.

상기 가이드홀(372)은 길이가 긴 회전로드(320)의 휨을 방지하는 한편, 코어드릴(310)이 암반표면에 닿았을 때 흔들리지 않고 정위치에 타공홀(PH)을 형성시킬 수 있도록 고정해주는 역할을 한다.

지지프레임(110)이 좌우로 회동하면서 타공 위치를 변경시킬 수 있도록, 상기 지지프레임(110) 후방에 회동체(400)가 설치될 수 있으며, 이에 더하여 상기 회동체(400)의 후방에 각도조절체(500)가 더 설치될 수 있다.

도 7은 상기 회동체(400)를 분해하여 도시한 것이고, 도 8은 상기 회동체(400)의 후방에 설치된 각도조절체(500)를 도시한 것이다.

회동체(400)는 지지프레임(110)을 회전시켜 암반에 대한 자유면의 형성방향을 수평 또는 수직 또는 경사지게 하는 등 자유자재로 조정하는 것으로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 회전수판(410)과 회전접판(420) 및 회동본체(430)로 이루어진다.

회전수판(410)은 후방의 후단프레임(112)에 고정 설치된다. 따라서 회전수판(410)의 회전에 따라 지지프레임(110) 회동하게 된다.

회전접판(420)은 회동본체(430)의 내부에 구비된 기어부(미도시)를 통해 회전하면서 이와 일체로 결합된 회전수판(410)을 회전시킨다.

회동본체(430)에는 상기와 같이 회전접판(420)을 회전시키기 위한 회동모터(440)가 설치된다.

타공고정프레임(100)은 암반 표면에 대하여 수직하게 놓여져야 한다. 그런데 타공대상의 암반 표면은 다양한 경사각을 가지게 된다.

본 발명의 각도조절체(500)는 상기와 같이 암반 표면이 다양한 경사각을 가질 때 이에 맞추어 타공고정프레임(100)이 수직하게 놓여지도록 타공고정프레임(100)의 각도를 조절한다.

상기의 각도조절체(500)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 회동고정판(510)과 한 쌍의 수직판(530)과 한 쌍의 가로고정대(520) 및 조절잭(540)으로 이루어진다.

회동고정판(510)은 회동본체(430)의 후면에 고정 설치되어 회동본체(430)와 함께 움직이면서 지지프레임(110)의 경사각도를 조절하는 것으로서, 어느 한 방향의 양측단에는 힌지수단이 설치되도록 하고, 이에 직교하는 다른 방향의 양측단 중 적어도 어느 한 측단에는 가동수단이 설치된다.

회동고정판(510)의 양측 방향에는 한 쌍의 수직판(530)이 수직방향으로 설치된다. 이러한 한 쌍의 수직판(530)은 한 쌍의 가로고정대(520)에 의해 연결됨으로써 일체화 된다.

상기 가로고정대(520)는 회동고정판(510)에 힌지결합됨으로써 가동수단에 의해 회동고정판(510)이 좌우로 기울어질 수 있게 된다.

상기의 힌지수단과 가동수단은 다양한 구조로 변경하여 구성시킬 수 있는 것으로서, 도 8의 실시예에서는 회동고정판(510)에 삽입공(511)을 형성시키고, 그 하면에 조절힌지브라켓(512)을 설치한다. 아울러 가로고정대(520)에는 상기 삽입공(511)에 삽입되는 힌지편(521)을 구비시키고, 상기 힌지편(521)을 조절힌지브라켓(512)에 힌지핀으로 결합시킴으로써 회동고정판(510)과 가로고정대(520)는 상호간의 회동을 통해 지지프레임(110)의 경사각도를 조절할 수 있게 된다.

상기 수직판(530)에는 가동수단으로 회동고정판(510)의 각도를 조절하는 조절잭(540)이 설치된다. 상기 조절잭(540)은 한 쌍의 수직판(530) 모두에 설치될 수도 있고, 어느 한 쪽에만 설치될 수도 있다. 조절잭(540)의 일단부는 회동고정판(510)에 고정된다.

따라서 도 8에서와 같이 수직판(530) 각각에 조절잭(540)이 설치된 경우, 어느 일측의 조절잭(540)을 신장시키면서, 그에 상응하도록 타측의 조절잭(540)을 축소시키면, 회동고정판(510)은 조절힌지브라켓(512)에 결합된 힌지핀을 중심축으로 하여 회동하면서 지지프레임(110)의 경사각도를 정확하게 조절할 수 있게 한다.

상기 조절잭(540)의 설치는, 수직판(530)에 실린더힌지브라켓(531)을 설치하여 조절잭(540)의 실린더가 수직판(530)에서 회동할 수 있도록 힌지결합되고, 회동고정판(510)의 양측 단부에 로드힌지브라켓(513)을 설치하여 조절잭(540)의 신축로드를 힌지결합되는 구조로 이루어질 수 있다.

수직판(530)의 상부에는 중장비에 의한 파지가 가능하도록 파지대(550)가 가로고정대(520) 방향으로 설치된다.

도 9 내지 도 17는 지금까지 설명한 본 발명의 트리플 천공장치를 이용하여 자유면을 형성시키는 시공과정을 각 단계에 따라 도시한 것이다. 이에 관하여 각 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 9는 타공고정프레임(100)의 지지프레임(110)을 암반에 밀착시키는 과정을 설면한 것으로서, (a)는 상부에서 바라본 것이고, (b)는 측면에서 바라본 것이다.

먼저 회동체(400)를 이용하여 자유면을 형성시키고자 하는 방향으로 지지프레임(110)을 회동시킴으로써 타공고정프레임(100)이 정위치에 놓여질 수 있도록 한다.

다음으로 도 9에 도시된 바와 같이, 선단프레임(111)의 전면 양측에 위치해 있는 하부고정부(115)의 하부유압잭(115a)을 작동시켜 하부지점대(115b)를 암반 표면을 가압하게 함으로써 타공고정프레임(100)이 설정된 자유면의 방향을 이탈하지 않도록 고정한다.

이와 함께 각도조절체(500)를 작동시켜 타공고정프레임(100)이 암반 표면에 대하여 수직으로 놓여지게 함으로써 타공고정프레임(100)의 자세조정을 완료한다.

도 10, 11은 암반 표면에 대하여 타공체(300)의 위치를 고정시키는 단계를 도면으로 설명한 것이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 전후방이동유압잭(250)을 작동시켜 타공체(300)를 전방으로 이동시킨다. 타공체(300)의 전방 이동이 완료되면 도 11에 도시된 바와 같이, 상부고정부(371)의 상부유압잭(371a)을 작동시켜 상부지점대(371b)를 암반 표면에 가압시켜 고정한다. 이로써 상부고정부(371)와 하부고정부(115)에 의해 3각 지지의 안정된 고정상태를 유지하면서 타공홀(PH)의 형성작업을 진행할 수 있게 된다.

도 12는 1차의 타공홀(PH) 형성작업을 진행하는 단계를 도면으로 설명한 것이다.

천공유압잭(390)을 작동시켜 코어드릴(310)을 전진시키면서, 이와 함께 타공모터(331)를 작동시켜 코어드릴(310)을 회전시킨다. 따라서 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 3개의 코어드릴(310)에 의해 암반에는 서로 이격된 3개의 타공홀(PH)이 형성된다.

도 13, 14은 1차 타공홀(PH) 형성작업을 완료시키고, 타공체(300)를 다시 이동시키는 단계를 도면으로 설명한 것이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 1차 타공홀(PH) 형성작업이 완료되면 타공체(300)를 후방으로 후퇴시킨 다음, 도 14에 도시된 바와 같이 회전모터(144)로 스크류(143)를 회전시켜 이동장치(200)가 3개의 타공홀(PH)들 사이에 위치하도록 한다.

도 15는 2차 타공홀(PH) 형성작업을 진행하는 단계를 도면으로 설명한 것이다.

1차 타공홀(PH) 형성작업시 형성된 타공홀(PH)들 사이에 각각의 코어드릴(310)들이 위치하게 한 다음, 코어드릴(310)을 회전시켜 2차 타공홀(PH) 형성작업을 실시한다. 상기 2차 타공홀(PH) 형성작업을 마치면, 코어드릴(310)을 후퇴시키고, 상부고정부(371)를 후퇴시킨다.

그러나 상기 상부고정부(371)가 후퇴하여도 하부고정부(115)는 암반 표면에 고정된 상태를 그대로 유지한다. 따라서 후속하여 상기한 1,2차 타공홀(PH) 형성작업을 반복하기 위하여 타공체(300)를 이동 시키더라도 트리플 천공장치는 고정된 상태를 견고하게 유지할 수 있게 된다. 이에 따라 수차 반복된 1,2차 타공홀(PH) 형성작업에 의해 형성된 각 타공홀(PH)들은 계획된 정확한 위치에 놓여진다.

1,2차 타공홀(PH) 형성작업 완료후 이동장치(200)의 이동은, 제2측코어드릴(310B)이 상기 2차 타공홀(PH) 형성작업시 형성된 마지막 타공홀(PH)에 겹쳐지도록 한다.

도 16은 연속 형성된 타공홀(PH) 내부의 코어(C)를 제거하여 자유면을 형성시키는 단계를 도면으로 설명한 것이다.

1,2차 타공홀(PH) 형성작업을 진행하게 되면 상기 타공홀(PH) 내부에는 코어(C)가 존재하게 된다. 따라서 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이, 중장비 또는 공구 등을 통해 코어(C)를 제거하게 되면, 천공홀(H)이 서로 연통된 자유면이 형성된다. 도 16의 (b)는 자유면이 형성된 상태를 도시한 것이다.

도 17은 1차 타공홀(PH) 형성작업을 완료한 후 2차 타공홀(PH) 형성작업을 위해 이동장치(200)를 이동하는 것에 관하여 도시한 것이고, 도 18은 1,2차 타공홀(PH) 형성작업을 완료한 후 이를 다시 반복하기 위해 이동장치(200)를 이동하는 것에 관하여 도시한 것이다.

상기 2차 타공홀(PH) 형성작업을 위한 이동장치(200)의 1차 이동은, 도 17에 도시된 바와 같이, 제2코어드릴이 1차 타공홀(PH) 형성작업때 제1,2코어드릴(310A,310B)에 의해 형성된 타공홀(PH) 사이에 위치하도록 한다. 이에 따라 제1코어드릴은 1차 타공홀 형성작업때 제2,3코어드릴에 의해 형성된 타공홀 사이에 위치하게 되고, 제3코어드릴은 1차 타공홀 형성작업때 제3코어드릴에 의해 형성된 타공홀 외측에 위치하게 된다. 이때 이동장치의 이동거리를 코어드릴(310)의 외경보다 작게 이동시킴으로써 1,2차 타공홀 형성작업때 형성된 타공홀들이 상호간에 모두 겹침되게 해야한다.

또한 1,2차 타공홀(PH) 형성작업을 완료한 후, 이를 반복하기 위하여 이동장치(200)를 다시 2차 이동시킬 때는, 도 18에 도시된 바와 같이, 제2코어드릴(310B)이 2차 타공홀(PH) 형성 작업시 제3코어드릴(310C)에 의해 형성된 타공홀(PH)과 겹쳐지도록 이동장치를 이동시켜야 한다.

상기와 같이 이동장치의 반복된 이동은 1,2차를 서로 달리하는 바, 이는 제어장치CP)를 이용함으로써 반복된 타공홀(PH) 형성작업을 효율적으로 이루어질 수 있게 한다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

100 ; 타공고정프레임 110 ; 지지프레임
111 ; 선단프레임 112 ; 후단프레임
113 ; 제1측프레임 114 ; 제2측프레임
115 ; 하부고정부 115a ; 하부유압잭
115b ; 하부지점대 120 ; 제1가이드봉
121 ; 이음브라켓 130 ; 제2가이드봉
141 ; 좌지지브라켓 142 ; 우지지브라켓
143 ; 스크류 144 ; 회전모터
200 ; 이동장치 210 ; 전방이동관
220 ; 후방이동관 230 ; 연결대
230A ; 제1부싱 230B ; 제2부싱
231 ; 암나사홀 240 ; 하부가이드봉
250 ; 전후방이동유압잭 300 ; 타공체
310 ; 코어드릴 310A ; 제1코어드릴
310B ; 제2코어드릴 310C ; 제코어드릴
320 ; 회전로드 320A ; 중앙회전로드
320B ; 제1측회전로드 320C ; 제2측회전로드
331 ; 타공모터 341 ; 슬라이드판
351 ; 슬라이드관 360 ; 상부가이드봉
370 ; 선단고정판 371 ; 상부고정부
371a ; 상부유압잭 371b ; 상부지점대
372 ; 가이드홀 380 ; 후단고정판
390 ; 천공유압잭 400 ; 회동체
410 ; 회전수판 430 ; 회동본체
440 ; 회동모터 500 ; 각조조절체
510 ; 회동고정판 511 ; 삽입공
512 ; 조절힌지브라켓 513 ; 로드힌지브라켓
520 ; 가로고정대 521 ; 힌지편
530 ; 수직판 531 ; 실린더힌지브라켓
540 ; 조절잭 550 ; 파지대

Claims (19)

1. 전방에 위치한 선단프레임(111)을 포함하면서 내부에 공간이 형성된 사각형상의 지지프레임(110)과 상기 지지프레임(110)에 설치되는 제1가이드봉(120)과 제2가이드봉(130) 및 이동수단으로 구성되는 타공고정프레임(100)과, 상기 제1,2가이드봉(120,130)에 설치되어 이동수단에 의해 좌우로 이동하는 이동장치(200) 및, 상기 이동장치(200)에 설치되어 암반에 자유면을 형성시키는 타공체(300)를 포함하여 이루어지되,
   상기 타공체(300)에는 각 선단에 동일 규격의 코어드릴(310)이 각 설치된 3개의 회전로드(320)가 하나의 열을 형성하도록 구비되고, 상기 3개의 회전로드(320)는 서로 이격되어 위치하며, 상기 회전로드(320) 후단에는 타공모터(331)가 설치되고,
   상기 타공모터(331)는 하나의 슬라이드판(341) 상면에 고정 설치되며, 상기 슬라이드판(341)의 하면에는 한 쌍의 상부가이드봉(360)이 삽입되는 슬라이드관(351)이 구비되고, 상기 한 쌍의 상부가이드봉(360)의 선단과 후단은 이동장치(200)의 전단과 후단에 각 설치된 선단고정판(370)과 후단고정판(380)에 고정되며,
   상기 선단고정판(370) 전면에는 상부고정부(371)가 구비되고, 상기 선단프레임(111)의 전면 양측에는 하부고정부(115)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 3개의 코어드릴(310)의 각 이격거리(L1)는 코어드릴(310) 하나의 외경(D1)보다 작은 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 3개의 회전로드(320)는, 중앙에 위치하는 것으로서 제1코어드릴(310A)이 설치된 중앙회전로드(320A)와, 상기 중앙회전로드(320A)를 중심으로 양측에 위치하는 제2코어드릴(310B)이 설치된 제1측회전로드(320B)와 제3코어드릴(310C)이 설치된 제2측회전로드(320)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제1 내지 제3코어드릴(310A,310B,310C) 중 제2코어드릴(310B)은 제1,3코어드릴(310A,310C)보다 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 슬라이드판(341)과 후단고정판(380) 사이에는 천공유압잭(390)이 설치되는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 이동장치(200)는 제1가이드봉(120)이 삽입되는 전방이동관(210)과, 제2가이드봉(130)이 삽입되는 후방이동관(220) 및, 상기 전방이동관(210)과 후방이동관(220) 사이를 연결시켜주는 연결대(230)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 이동장치(200)의 연결대(230) 상면 전방에는 제1부싱(230A)이 설치되고, 상기 연결대(230)의 상면 후방에는 제2부싱(230B)이 설치되며,
   상기 제1,2부싱(230A,230B)에는 한쌍의 하부가이드봉(240)이 슬라이딩 되도록 삽입되고,
   상기 한쌍의 하부가이드봉(240)의 선단과 후단은 선단고정판(370)과 후단고정판(380)에 각각 고정되는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 선단고정판(370)과 연결대(230) 사이에는 전후방이동유압잭(250)이 설치되는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 상부고정부(371)는, 선단고정판(370) 전면에 설치되는 상부유압잭(371a)과, 상기 상부유압잭(371a) 선단에 구비되는 상부지점대(371b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 선단고정판(370)에는 중앙회전로드(320A)와 양측의 제1,2측회전로드(320B,320C)가 삽입 슬라이딩되는 가이드홀(372)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
13. 제7항에 있어서,
    상기 지지프레임(110)은 상기 선단프레임(111)의 후방에 위치하는 후단프레임(112) 및, 상기 선,후단프레임(111,112)의 양측 단부에 결합되는 제1측프레임(113)과 제2측프레임(114)이 더 포함되어 구성되고,
    상기 제1가이드봉(120)과 제2가이드봉(130)은 제1,2측프레임(113,114) 상부 전방과 후방에 서로 이격되어 고정 설치되되, 상기 제1,2가이드봉(120,130)의 고정 설치는 상기 제1,2가이드봉(120,130)의 양단부와 제1,2측프레임(113,114)의 외면을 일체화 시키는 이음브라켓(121)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 이동수단은, 상기 제1,2측프레임(113,114)의 외면 전방과 후방에 구비되는 좌지지브라켓(141)과 우지지브라켓(142) 및, 상기 좌지지브라켓(141)과 우지지브라켓(142) 사이에 설치되며 외면에 수나사가 형성된 스크류(143)로 이루어지며,
    상기 연결대(230)에는 스크류(143)의 수나사에 대응하는 암나사가 형성된 암나사홀(231)이 구비되어, 상기 암나사홀(231)에 스크류(143)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 스크류(143)의 단부에는 회전모터(144)가 설치되어, 상기 회전모터(144)에 의해 스크류(143)가 회전하면서, 상기 스크류(143)에 맞물려 있는 암나사홀(231)에 의해 이동장치(200)가 좌우로 이동하는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
16. 제1항에 있어서,
    상기 지지프레임(110)의 후방에는 회동체(400)가 설치되되,
    상기 회동체(400)는 지지프레임(110)에 고정되는 회전수판(410)과, 상기 회전수판(410)과 일체로 결합되는 회전접판(420)과, 상기 회전접판(420)을 회동시키기 위하여 회동모터(440)가 구비된 회동본체(430)로 이루어져, 상기 회동모터(440)의 작동에 의해 지지프레임(110)이 회동하는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 회동체(400)의 후방에는 각도조절체(500)가 설치되되,
    상기 각도조절체(500)는, 회동본체(430)의 후면에 고정 설치되는 회동고정판(510)과, 상기 회동고정판(510)의 양측 방향에 수직 설치되는 한 쌍의 수직판(530)과, 상기 한 쌍의 수직판(530)을 연결하여 일체화시키면서 회동고정판(510)에 힌지결합되는 한 쌍의 수직판(530)을 연결하여 일체화시키면서 회동고정판(510)에 힌지결합되는 한 쌍의 가로고정대(520) 및, 상기 수직판(530)에 설치되어 회동고정판(510)의 각도를 조절하는 조절잭(540)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자유면 형성을 위한 트리플 천공장치.
18. 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제9항 및 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항의 트리플 천공장치를 이용하여 암반에 자유면을 형성시키는 방법으로서,
    타공고정프레임(100)의 지지프레임(110)을 암반의 표면에 밀착 고정시킨 상태에서 타공체(300)를 전진시켜 1차 타공홀(PH) 형성작업을 완료하고, 상기 타공고정프레임(100)의 고정상태를 그대로 유지시킨 상태에서 이동장치(200)를 제1,2가이드봉(120,130)을 따라 일측방향으로 1차 이동시켜 2차 타공홀(PH) 형성작업을 한 후, 다시 이동장치(200)를 일측방향으로 2차 이동시킨 다음 상기의 1,2차 타공홀(PH) 형성작업을 반복하여 암반에 상호 겹쳐지도록 연속 형성된 타공홀(PH)을 형성시키고, 상기 타공홀(PH) 내부에 존재하는 코어(C)를 제거하여 자유면을 형성시키는 것을 특징으로 하는 암반의 자유면 시공방법.
19. 제18항에 있어서,
    상기 타공홀(PH) 형성작업을 위한 이동장치(200)의 1차 이동 및, 2차 이동은 제어장치(CP)에 의해 이루어지되,
    상기 2차 타공홀(PH) 형성작업을 위한 이동장치(200)의 1차 이동은 1차 타공홀(PH) 형성작업할 때 제1코어드릴(310A)과 제2코어드릴(310B)에 의해 형성된 타공홀(PH) 사이에 상기 제2코어드릴(310B)이 위치하도록 하되, 상기 제2코어드릴(310B)은 제1코어드릴(310A)과 제2코어드릴(310B)에 의해 형성된 타공홀(PH)들과 서로 겹치도록 하고,
    상기 2차 타공홀(PH) 형성작업을 완료한 후 다시 1차 타공홀(PH) 형성작업을 위한 이동장치(200)의 2차 이동은, 2차 타공홀(PH) 형성작업시 제3코어드릴(320C)에 의해 형성된 타공홀(PH)에 제2코어드릴(310B)의 일부가 겹쳐지도록 이동하되,
    상기 1,2차 이동은 트리플 천공장치가 암반에 고정된 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 암반의 자유면 시공방법.
    

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