KR102532272B1 - 자유면 확장을 이용한 비전기뇌관 분산장약 지반 발파공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분산장약 지반 발파방법에 관한 것이다.
발파영역을 하나 이상의 소단위 발파영역으로 구분하고, 분산장약 장약공을 배치하여, 뇌관에 의한 시차발파를 실시하는 분산장약 지반 발파방법으로서, 상기 각각의 소단위 발파영역 중심부에 형성되는 중심장약공 및 상기 중심장약공에 인접하여 형성되고 폭약이 장약되지 않아 상기 중심장약공에서의 폭발력이 전달됨으로써 지반의 균열을 발생시키는 무장약공을 포함하는 최초 자유면 형성부를 형성하는 단계; 및 상기 장약공에 장입된 폭약이 독립된 시차를 갖도록 기폭되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산장약 지반 발파방법이다.

Description

자유면 확장을 이용한 비전기뇌관 분산장약 지반 발파공법 {NON-ELECTRIC DETONATOR DECK CHARGE BLASTING METHOD WITH EXPANDING FREE FACE}

본 발명은 토목공사 과정에서 암반 등의 장애물을 제거하기 위하여 폭약을 사용하여 장애물을 발파 제거하는 토목공사용 스마트 에코 발파공법에 관한 것이다.

빌딩, 철도, 항만, 도로의 공사 등 각종 토목공사 과정에서는 암반 등의 장애물이 발견되는 경우가 빈번한데, 이러한 장애물의 제거를 위하여 폭약을 사용하는 발파공법이 주로 사용되고 있다.

발파공법은, 공사현장 환경 또는 자유면의 수에 따라서, 터널발파, 트렌치발파, 노천발파 등으로 구분된다.

폭약을 사용하는 발파공법은 발파대상물의 제거에 매우 효과적이지만, 발파과정에서 발생되는 강한 진동과 소음은 각종 민원을 발생시키고 있는 실정이다. 따라서, 발파진동과 발파소음을 줄일 수 있는 친환경적인 발파공법이 개발되고 있다.

분산장약 발파공법(DECK CHARGE BLASTING METHOD)은 하나의 발파공 내에 다수의 폭약을 분리하여 장전한 후 이를 순차적으로 발파하는 방식이다. 지발당 장약량을 조절하기 위하여, 폭약을 여러 단으로 나누어 장전하고 폭약 사이를 모래 등의 전색물로 분리한 후 발파한다.

도 1은 종래기술로서, 분산장약 발파공법을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 발파대상인 지반(1)에 다수의 발파공(10)이 천공되며, 이러한 발파공에는 모래와 같은 전색물(30)로 구분되어, 다수의 단(deck)으로 구분된 폭약(20)이 장약된다. 사전 설정된 지연장치의 뇌관시차와 각 폭약의 뇌관시차를 통하여, 분산장약된 폭약은 일정한 시차를 두고 발파가 이루어지는 방법이 분산장약 발파공법이다.

분산장약 발파공법과 관련하는 선행특허로서, 한국등록특허 KR 10-1040787호는, 장약되는 각 단의 폭약을 수평으로 순차적으로 발파하는 분산장약을 이용한 수평발파공법이 개시되어 있는데, 이는 본 발명의 무장약공에 의한 자유면 제어와는 근본적으로 차이점을 가지는 기술이다.

본 발명은, 분산장약 발파공법을 이용한 것으로서, 무장약공을 이용한 자유면 활용과 분산장약 발파공법을 접목함으로써, 효율적으로 자유면을 형성하고 확장하면서 발파를 진행하는 자유면 확장을 이용한 비전기뇌관 분산장약 지반 발파공법을 제공한다.

무장약공 천공에서 발생하는 문제점을 최소화하여 현장에서 최소의 노력으로 발파효과를 높이는 스마트 에코 발파공법을 제공한다.

나아가, 지발당 장약량을 줄여 진동 발생을 억제하면서도, 1회 굴착 깊이를 깊게 하여 발파 진행속도 및 효율성을 증대하는 스마트 에코 발파공법을 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 발파영역을 하나 이상의 소단위 발파영역으로 구분하고, 분산장약 장약공을 배치하여, 뇌관에 의한 시차발파를 실시하는 분산장약 지반 발파방법에 있어서, 상기 각각의 소단위 발파영역 중심부에 형성되는 중심장약공 및 상기 중심장약공에 인접하여 형성되고 폭약이 장약되지 않아 상기 중심장약공에서의 폭발력이 전달됨으로써 지반의 균열을 발생시키는 무장약공을 포함하는 최초 자유면 형성부를 형성하는 단계; 및 상기 장약공에 장입된 폭약이 독립된 시차를 갖도록 기폭되는 단계를, 포함하는 것을 특징으로 하는 분산장약 지반 발파방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 중심장약공은 상기 소단위 발파영역의 중심부에 배치되고, 상기 무장약공은 상기 중심장약공을 중심으로 일정한 거리만큼 이격 배치되는 것을 특징으로 하는, 분산장약 지반 발파방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 무장약공은 정다각형의 꼭지점 위치에 배치되고, 상기 정다각형은, 정삼각형, 정사각형, 정오각형 및 정육각형 중에서 하나 선택되는 것을 특징으로 하는, 분산장약 지반 발파방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 중심장약공과 무장약공간의 중심거리가 300mm 내지 400mm 범위인 것을 특징으로 하는, 분산장약 지반 발파방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 중심장약공은, 지름이 51mm 내지 75mm 범위 내인 것을 특징으로 하는, 분산장약 지반 발파방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 무장약공은, 지름이 85mm 내지 105mm 범위 내인 것을 특징으로 하는, 분산장약 지반 발파방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 분산장약 장약공은, 분산장약되는 폭약의 단수가 2단 내지 5단의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 분산장약 지반 발파방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 분산장약 장약공에서의 시차발파는, 동일한 장약공 내에 분산장약된 폭약을 일정한 시차를 가지고 상부에서 하부로 기폭한 후에, 상기 기폭된 장약공에 인접한 장약공 내에 분산장약된 폭약을 일정한 시차를 가지고 상부에서 하부로 기폭하는 방식인 것을 특징으로 하는, 분산장약 지반 발파방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 뇌관은 무한단차로 구성할 수 있는 비전기뇌관임을 특징으로 하는, 분산장약 지반 발파방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 분산장약 장약공을 배치하여, 뇌관에 의한 시차발파를 실시하는 분산장약 지반 발파방법으로서, (a) 발파영역을 하나 이상의 소단위 발파영역으로 구분하는 소단위 발파영역 설정단계; (b) 각각의 소단위 발파영역 중심부에 수직방향을 따라 중심장약공을 천공하는 중심장약공 형성단계; (c) 상기 중심장약공 주변부에 일정한 간격으로 정다각형의 꼭지점 형태로 배치되면서 수직방향을 따라 폭약이 장입되지 않는 무장약공을 천공하는 무장약공 형성단계; (d) 상기 소단위 발파영역의 외부에 수직방향을 따라 다수의 분산장약공을 천공하는 외부장약공 형성단계; (e) 상기 중심장약공과 외부장약공 사이에 폭약을 분산하여 장약하는 폭약설치단계; 및 (f) 상기 중심장약공에 장약된 폭약을 발파한 다음, 상기 외부장약공에 장약된 폭약을 기설정된 순서대로 발파하는 기폭단계를 포함하고, (g) 상기 하나 이상의 소단위 발파영역에 대하여 상기 (a) 내지 (f)단계를 순차적으로 기폭하여 발파영역을 확장하는 발파영역확장단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분산장약 지반 발파방법을 제공한다.

본 발명에 따른 발파방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시에 따르면, 정다각형의 꼭지점 형태로 조성되는 무장약공이 천공되며, 원통형으로 인위적인 자유면이 발생한 방향으로 최소저항선이 발생하므로, 발파대상물의 두께가 얇아 발파의 효과는 더 커지게 된다.

본 발명의 실시에 따르면, 기존의 분산장약은 발파방향을 수평방향 또는 수직방향으로 순차적으로 발파하는데, 이러한 방법은 수직방향으로 진행될수록 높아지는 저항을 극복하기 위해서 장약량을 늘려야 하고, 이에 따라 발파진동이 증가하고, 자유면 효과가 떨어지는 단점을 가지는바, 이러한 단점을 보완하는 발파방법을 제공한다. 본 발명의 자유면 확장을 이용한 비전기뇌관 분산장약 지반 발파공법은, 기존 분산장약 발파공법과는 자유면의 활용면에서 근본적인 차이점을 갖는다.

본 발명의 실시에 따르면, 소단위 발파영역 중심부에 최초 자유면 형성부를 원통형으로 깊게 구성함으로써, 발파효과를 극대화하는 측면에서 자유면 형성을 제어할 수 있고, 나아가 발파진동을 줄이고, 무장약공의 굴착 깊이 이내로 1회의 굴착 깊이를 깊게 할 수 있는 장점을 갖는다.

본 발명의 실시에 따르면, 소단위 발파영역 중심부에 소수의 무장약공을 천공함으로써, 다수의 무장약공을 천공하기 위한 시간과 비용을 절감할 수 있는 장점을 갖는다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래기술로서, 분산장약 발파공법을 나타내는 도면이다.
도 2는 뇌관의 종류로서, 전기식 뇌관, 비전기식 뇌관, 전자식 뇌관에 관한 사진이다.
도 3은, 본 발명의 발파방법으로서, 보호영역, 발파영역, 소단위 발파영역을 나타내는 조감도이다.
도 4는, 본 발명의 발파방법으로서, 보호영역, 발파영역, 소단위 발파영역을 나타내는 조감도이다.
도 5는, 본 발명의 발파방법으로서, 보호영역, 발파영역, 소단위 발파영역을 나타내는 평면도이다.
도 6은, 본 발명의 발파방법으로서, 소단위 발파영역(C)을 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 발파방법으로서, 장약공 발파순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 본 발명의 발파방법으로서, 중심장약공과 외부장약공의 시차 설계를 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 발파방법으로서, 최초 자유면 형성부에서, 중심장약공과 무장약공의 배치를 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 발명의 발파방법으로서, 최초 자유면 형성 이후 외부장약공 발파과정을 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 발명의 발파방법으로서, 2차 자유면 형성이후 외부장약공 발파과정을 나타내는 도면이다.
도 12는, 본 발명의 발파방법으로서, 분산장약 발파에 의한 자유면 확장의 과정을 나타내는 도면이다.
도 13은, 본 발명의 발파방법으로서, 발파현장에서 발파면적이 확장되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 14는, 본 발명의 발파방법으로서, 발파현장에서 발파면적이 확장되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 15(a)는, 본 발명의 발파방법으로서, 발파현장에서 발파면적이 확장되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 15(b)는, 본 발명의 발파방법으로서, 발파현장에서 발파면적이 확장되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 16은, 본 발명 발파방법 실시에 관한 작업현장의 조감도이다.
도 17은, 본 발명 발파방법 실시의 각 단계를 시계열적으로 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명한다.

발파공법에 사용되는 뇌관의 종류에 대하여 설명한다.

주지하는 바와 같이, 뇌관의 종류는 전기식 뇌관, 비전기식 뇌관, 전자뇌관으로 구분된다. 도 2a 내지 도 2c는 뇌관의 종류로서, 각각 전기식 뇌관, 비전기식 뇌관, 전자식 뇌관에 관한 사진이다.

전기식 뇌관은 관체 및 점화장치, 연시장치, 기폭장치, 각선 등으로 구성되는 뇌관으로서, 보통 공업용 뇌관에 전교장치를 구성하여 창안된 것이다. 즉, 공업뇌관의 공간부분에 각선을 끼우고, 그 끝부분에 합금선의 전교를 납땜하고 점화약을 묻힌 다음 공간부분을 막아 구성한 것이다.

비전기식 뇌관은, 전기식 뇌관의 단점을 극복하기 위하여 창안된 것으로서, 전기를 사용하지 않는 기폭 시스템이다. 전기식 뇌관의 각선 대신에, 내부에 화약으로 코팅된 튜브를 사용하는 것이 큰 특징이다. 튜브 끝 부분에서 나오는 충격파는 뇌관의 지연요소를 점화하게 된다.

비전기식 뇌관은 어떠한 전기적인 위험에도 안전하므로, 전기발파를 사용할 수 없거나 허락되지 않는 곳에서도 사용할 수 있다. 전기뇌관 사용이 법으로 금지되는 터널현장이나 전기적 위험요소가 조금이라도 있는 노천현장에서는 모두 비전기식 뇌관이 범용화 되어있다.

전자뇌관는, 기본구조에서 전기뇌관과 비슷하지만, 전자 IC 칩을 이용한 초정밀시차를 활용하여 특수한 용도로 사용하기 위해 개발되었다. 전자뇌관을 이용한 기폭시스템은, 전자뇌관, 악세서리, 발파기 등의 하드웨어, 전용프로그램, 기타 부속장치로 구성된다.

각 뇌관의 장점 및 단점을 비교하여 보면, 다음과 같다.

비전기식 뇌관의 경우, 도선의 기폭신호 전달이 전기적 신호에 의하지 않기 때문에, 외부 전기적 요인에 민감하지 않아 안전성을 가지고 있다. 이에 반하여, 전기식 뇌관은 외부 전기적 요인의 영향으로 안전성의 문제가 발생한다.

또한, 비전기식 뇌관은 수중에서도 사용이 가능한 특징을 가지는데, 일반적으로 지중에서 진행되는 암반굴착의 특성상 발생하는 지하 용출수로부터 침수로 인한 누전이나 비정상적인 격발 등으로부터 안전하다.

한편, 지연시차 발파에 있어서, 비전기식 뇌관은 지연초시 편차를 극소화할 수 있고, 진동 및 소음절감 효과가 우수하다. 이에 대하여, 전기식 뇌관은 다단 발파기 적용을 통하여 단차 확장이 가능한 특징을 가지며, 전자식 뇌관은, 지연시차의 설정을 IC 칩에 의하므로 지연초시의 정밀성이 우수한 특징을 갖는다.

비전기식 뇌관은, 지연초시 설정에서 규격화되어 상품화되는 전기식 뇌관과는 달리, 무한단차로 구성 가능하여, 대규모 발파 및 환경 적응성이 우수한 뇌관이다. 나아가, 결선 상황을 육안으로 확인하는 것이 가능하고, 전자뇌관에 비하여 시차 설정의 조작이 간편한 특징을 갖는다.

본 발명은, 비전기식 뇌관의 장점을 활용하는 발파방법이다.

이하에서는, 본 발명의 발파방법과 밀접한 연관을 가지는 발파이론으로서, 자유면과 최소저항선의 개념을 설명한다.

일반적으로 발파진동의 크기에 영향을 미치는 요소 중에서 암반의 조건과 폭약종류, 장약량 등 모든 요소가 동일한 경우에는, 자유면의 수/크기와 최소저항선 거리에 의해 발파진동의 크기가 결정된다.

자유면이란, 암석이 공기 또는 물과 같은 외계와 접하는 표면을 말하며, 자유면의 수에 따라서 1자유면, 2자유면 등으로 불리운다. 자유면의 수가 많고, 자유면의 면적이 넓을수록 발파의 효과는 더 커지게 된다. 자유면은 주변 장약공의 폭발력에 영향을 주는 것과 아울러 폭발에 의한 진동 차단의 역할을 한다.

한편, 최소저항선이란, 장약의 중심에서 자유면까지의 최단거리를 말한다. 최소저항선이 짧을수록 발파대상물의 두께가 얇은 것을 의미하므로 발파의 효과는 더 커지게 된다.

본 발명은 최소저항선을 활용하고, 자유면 제어 개념을 이용함으로써, 발파효율을 극대화한다.

도 3 내지 도 5는, 본 발명의 자유면 확장을 이용한 비전기뇌관 분산장약 지반 발파공법으로서, 보호영역, 발파영역, 소단위 발파영역을 나타내는 조감도 및 평면도이다.

이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 자유면 확장을 이용한 비전기뇌관 분산장약 지반 발파공법을 설명하기로 한다.

도 3은, 발파작업이 진행되는 현장을 구분하여 나타내는 것으로서, A 영역은 보호영역을 의미하고, B 영역은 발파영역을 의미하며, C 영역은 B 발파영역 내부에서 구분되는 영역으로서 소단위 발파영역을 의미한다.

한편, 각각의 소단위 발파영역별로 중심부에는 최초 자유면 형성부(D)가 위치한다. 이는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같다.

보호영역(A)은 발파작업이 진행되지 않는 영역으로서, 학교, 병원, 주택가와 같이 발파진동에 의한 영향이 최소화되어야 하는 지역을 의미하고, 발파영역(B)은 발파작업이 진행될 영역으로서, 이후에 설명할 장약공 및 무장약공이 천공되고, 폭약 장전에 의한 발파가 진행될 영역이다.

본 발명은 발파영역(B)을 다시 소단위 발파영역(C)으로 구분하는데, 이는 자유면 형성의 효과를 극대화 할 수 있는 단위를 말하는 것으로, 발파진행 과정에서 소단위 발파영역별 독립한 자유면을 형성하고, 독립한 시차를 두어 발파를 진행하게 된다.

소단위 발파영역(C)의 크기 및 전체 발파영역에서 차지하는 비율은, 전체 발파면적, 지반을 구성하는 암석의 성질 등을 종합적으로 고려하여 결정한다. 따라서, 전체 발파영역(B)에서 소단위 발파영역(C)은 1개 이상일 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상에 비추어, 소단위 발파영역의 수는 특별히 한정하지 않는다.

또한, 발파작업이 진행되는 현장에 따라, 전체 발파영역(B)은 다양한 형태를 가질 수 있으므로, 2개 이상의 영역으로 구분되는 소단위 발파영역(C)은 그 형태에 있어서도 다른 소단위 발파영역과 동일하지 않을 수 있다. 따라서, 소단위 발파영역은 그 형태에 있어서도 특별히 한정하지 않는다.

도 3 에서는, 발파영역(B)에서 가상적으로 구성되는 소단위 발파영역(C)을 도시하였다. 소단위 발파영역(C)은 발파작업이 진행될 지표면을 포함하여, 수직으로 배열되는 공간을 포함한다.

도 4 및 도 5 에서는 4개의 소단위 발파영역(C)으로 구분되는 발파영역을 도시하였고, 4개의 소단위 발파영역이 모두 동일한 형태를 갖는 것으로 도시하였다.

소단위 발파영역(C)의 중심부에는 최초 자유면 형성부(D)가 배치되는데, 이에 대한 상세한 설명은 이하에서 하도록 한다.

도 6은, 본 발명의 발파방법으로서, 소단위 발파영역(C)을 나타내는 도면이다. 소단위 발파영역 중심부에는 중심장약공과 무장약공으로 구성되는 최초 자유면 형성부(D)가 배치된다.

먼저, 본 발명은, 장약공을 중심장약공과 외부장약공으로 구분하는바, 이에 대하여 설명한다.

중심장약공(40-1)은, 최초 자유면 형성부(D) 내부 중심에 배치되는 장약공이며, 외부장약공(40-2)은, 최초 자유면 형성부(D) 외부에 배치되는 장약공이다. 중심장약공(40-1)은, 중심장약공에 인접하여 형성되고 폭약이 장약되지 않는 무장약공을 향하여 최초 폭발력을 전달하여, 최초 자유면 형성에 역할을 하며, 외부장약공(40-2)은 형성된 최초 자유면 방향으로 자유면을 확장해 나가는 역할을 한다.

한편, 중심장약공(40-1)과 외부장약공(40-2)에는 모두 폭약이 분산장약되는 방식을 취하며, 이러한 관점에서 중심장약공(40-1)과 외부장약공(40-2)은 모두 동일한 분산장약 장약공이다. 상기 언급한 바와 같이, 중심장약공(40-1)과 외부장약공(40-2)은, 소단위 발파영역에서의 배치, 발파가 진행되는 과정에서 수행하는 역할에서 차이를 가지므로, 다른 명칭을 부여하였다.

무장약공(50)은, 폭약 및 전색물이 전혀 충전되지 않는 장약공으로서, 본 발명에서는 중심장약공(40-1)의 최초 폭발력을 전달받아 선균열을 발생시키는 역할을 한다. 나아가, 최초 자유면 형성과 관련하여, 암반 파쇄물을 수용할 수 있는 자유공간으로도 역할을 한다. 도 10에서는, 형성되는 최초 자유면 및 자유공간을 가상의 원통 형상으로 도시하였다.

발파진동의 크기에 영향을 미치는 요소중 자유면의 수/크기와 최소저항선 거리가 중요한 역할을 하는바, 최초 자유면 형성부(D)는 최초 자유면 확보 및 최소저항선 거리를 짧게 하는데 핵심적인 역할을 한다.

최초 자유면 형성부(D) 외부에 형성되는 다수의 외부장약공(40-2)은, 발파 대상 면적 및 지반의 성질에 따라서, 1열 또는 2열로 배치될 수 있다. 3열 이상으로 외부장약공 열을 배치하는 경우, 암반 파쇄물의 차단효과에 의하여 최초 자유면 효과가 감소되므로, 3열 이상 배치하지 않는 것이 바람직하다. 다만, 현장상황을 고려하여, 자유면 효과를 기대할 수 있는 경우에는 3열 이상의 외부장약공 배치도 가능하다.

최초 자유면 형성부(D) 외부에 형성되는 다수의 외부장약공(40-2)은, 발파환경에 따라, 사각형 또는 원형으로 배열방식을 하는 것이 가능하다. 도 6에서는, 사각형 모양으로 배열되는 외부 장약공을 도시하였다.

발파영역(B)에 형성되는 소단위 발파영역(C)는 각각 독립한 시차를 가지고 기폭된다. 굴착효과와 진동의 최소화를 위하여, 환경기준에 부합하도록 지발당 장약량을 설정하고, 분산장약되는 발파공내의 어떠한 장약 부분도 동시 또는 일정한 시차범위내에서 발파하지 않는다. 소단위 발파영역을 각각의 독립한 시차를 가지도록 충분한 시차를 설정함으로써, 다수의 장약공이 폭발할 때 발생하는 진동이 중첩되어 진동이 높아지는 것을 방지하고, 나아가 사람이나 동물이 느끼는 불쾌한 진동의 증폭현상을 제한한다.

소단위 발파영역(C)내에서 최초 점화는 중심장약공(40-1)에 배치되는 스타터(70)에서 일어나고, 이후 발파신호는 각각의 외부장약공(40-2)에 배치되는 지연장치(60)로 순차적으로 전달된다.

도 6에 도시하지는 않았지만, 최초 점화에 사용되는 스타터(70)로서 일정한 시차를 갖는 별도의 지연장치를 배치하기도 한다.

소단위 발파영역(C) 별로, 스타터(70) 또는 그 지연장치에서 시작하여 연결도선(80)으로 연결된 각각의 외부장약공의 지연장치(60)로 순차적으로 발파신호가 전달된다. 스터터(70)와 지연장치(60)는 미리 설정된 시차 설정값을 가지고 있어서, 각각의 장약공이 일정한 시차를 가지고 발파하고, 소단위 발파영역(C) 별로 발파가 완성된다.

본 발명은, 비전기뇌관을 이용한 분산장약 발파방법으로서, 비전기뇌관을 활용한 일정한 시차의 배열 및 분산장약 발파방법에 대해서 이하에서 설명한다.

도 7은, 본 발명의 발파방법으로서, 장약공 발파순서를 설명하기 위한 도면이다.

각각의 발파공별로 분산장약된 폭약은 배선 및 시차설정에 따라서, 기폭순서의 조정이 가능하다. 이러한 기폭순서는, 발파 당일의 천공상태 및 현장상황, 그리고, 발파공법의 효율성 측면에서 고려되고 선택된다.

도 7(a)는, 각 장약공의 1단의 뇌관이 전부 기폭된 후, 각 장약공의 2단의 뇌관이 기폭되고, 이후 아래단의 뇌관이 순차적으로 기폭되는 방식을 화살표를 이용하여 도시한 것이며, 도 7(b)는, 동일한 장약공 내에서 각단의 폭약이 아래방향으로 순차적으로 기폭된 후에, 다음 장약공의 각단의 폭약이 순차적으로 기폭되는 방식을 화살표를 이용하여 도시한 것이다.

본 발명은 효율적인 자유면 제어 및 발파효율의 극대화를 위하여, 도 7(b)에서 도시하고 있는 발파순서를 채택하였다. 보다 상세한 설명은 이하에서 한다.

도 8은, 본 발명의 발파방법으로서, 중심장약공과 외부장약공의 시차 설계를 나타내는 도면이다.

도 8은, 하나의 소단위 발파영역내에 배치되는, 중심장약공, 무장약공, 제1열 외부장약공 및 이에 연결되는 스타터, 지연장치, 연결도선을 도시한 것이다. 중심부에 배치되는 중심장약공(40-1)과 무장약공(50)은 최초 자유면 형성부(D)를 구성한다.

지연장치(60)은, 트렁크라인 지연 기폭장치(Trunkline Delay Detonator, TLD)로서 사용되는 공내뇌관의 시차중 가장 큰 시차에 8ms(밀리초, 이하 동일) 이상을 더한 연결 시차를 가지는 뇌관을 사용하며, 각각의 분산된 장약에는 서로간 20ms 내지 25ms 시차를 갖는 DHD 뇌관 또는 비전기뇌관 MSD(Milli-Second Detonator)를 사용한다. 도 7에 도시된 것은, 5단 분산장약을 도시한 것으로서, DHD 400ms 부터 DHD 500ms 까지 각 분산장약간 25ms의 시차로 구성된 것을 도시하였다.

분산장약 장약공의 단수 구성은, 이론상 다수의 장약 단수를 구성하는 것이 가능하지만, 작업의 효율성을 위하여 2단 내지 5단의 장약 단수를 활용하는 것이 효율적이다. 다만, 작업 현장의 상황에 따라, 5단 이상의 장약 단수를 구성하는 것도 가능하며, 필요한 발파깊이가 낮거나 지반이 매우 연악한 경우에는 1단의 장약 단수를 구성하는 것도 가능하다.

따라서, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 5단의 분산장약(five deck charged)을 구성하는 경우, 각 분산장약간 25ms의 시차 구성으로 1단에 배치된 폭약과 5단에 배치되는 폭약의 발파 시차는 100ms 가 되며, 이러한 시차는 지연장치의 109ms 시차를 초과하지 않게 된다.

상기와 같이, 지연장치(60) 및 각 장약공의 뇌관을 일정한 시차로 배치함으로써, 전체 발파영역에서 지발당 폭약은 동시에 폭발하지 않고 분산되어 폭발되며, 이에 따라 폭발에 관한 소음 진동 기준을 준수하게 된다.

도 9는, 본 발명의 발파방법으로서, 최초 자유면 형성부에서, 중심장약공과 무장약공의 배치를 나타내는 도면이다.

최초 자유면 형성부(D)에는, 도 9(e)에 도시된 바와 같이, 그 중심부에 하나의 중심장약공(40-1)이 배치되고, 중심장약공 주변부에 일정한 간격으로 정다각형의 꼭지점 각점 형태로 무장약공(50)이 배치된다.

상기 언급한 정다각형은, 정삼각형, 정사각형, 정오각형, 정육각형 중에서 하나 선택되는 정다각형일 수 있다. 무장약공의 배치는 발파되는 지반의 성질 등 발파환경에 의하여 결정된다. 이러한 무장약공의 배치 형태는 도 9의 (a) 내지 (d)에 도시하였다.

한편, 본 발명의 실시와 관련하여, 중심장약공은, 51mm 내지 75mm 직경 범위에서 천공이 가능한 천공장비를 이용하여 천공되며, 무장약공은, 85mm 내지 105mm 직경 범위에서 천공이 가능한 천공장비를 통하여 천공된다. 중심장약공, 외부장약공 및 무장약공의 직경은, 수직 천공장비의 천공 비트(Bit) 스크류 직경에 의하여 결정되는 것이 일반적이다.

발파공법의 실시에 있어서, 현장에서의 다수의 변화요인을 감안하고, 본 발명의 핵심요소인 최초자유면 형성과정을 고려할 때, 최초 자유면 형성부의 중심장약공은, 지름이 51mm 내지 75mm 범위인 것이 바람직하고, 최초 자유면 형성부의 무장약공은, 지름이 85mm 내지 105mm 범위인 것이 바람직하다.

나아가, 최초자유면 형성과정은, 중심장약공에서의 최초 폭발력이 무장약공으로 전달되는 과정인 바, 중심장약공과 무장약공 중심간의 거리 또한 발명의 효과 측면에서 중요한 의미를 갖는다. 환경기준을 고려한 지발당 장약량, 암반의 성질 등 종합적인 요인을 고려할 때, 중심장약공과 무장약공간의 중심거리가 300mm 내지 400mm 범위인 것이 바람직하다.

중심장약공과 무장약공 간의 중심거리는, 단순한 기하학적 배열의 의미를 넘어서, 최초 자유면 형성을 위하여, 중심장약공의 폭발력이 무장약공으로 효율적으로 전달되기 위한 배치를 의미한다.

최초 자유면 형성부(D)의 중심장약공에서의 폭발력은 최소저항선 거리에 있는 무장약공으로 전달되어, 암반 선균열을 만들고, 나아가 암반의 파쇄물을 형성한다. 이렇게 형성된 파쇄물은 무장약공 내부 공간으로 이동하게 되어, 최초 자유면 및 자유공간을 형성하게 된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 최초 형성된 자유면(S) 또는 자유공간은 평면적으로는 무장약공의 중심부를 연결하는 가상의 원형이며, 입체적으로는 중심장약공의 수직적인 폭발력을 원인으로 하여 형성되는 가상의 원기둥 형상을 하게 된다.

이하에서는, 최초 형성된 자유면(S) 또는 자유공간에 기초하여 이후 발파과정을 설명한다.

도 10은, 본 발명의 발파방법으로서, 최초 자유면 형성 이후 외부장약공 발파과정을 나타내는 도면이며, 도 11은, 본 발명의 발파방법으로서, 2차 자유면 형성이후 외부장약공 발파과정을 나타내는 도면이다.

도 10에서, 발파영역 중심부에 형성된 최초 자유면은, 앞서 설명한 바와 같이, 최초 자유면 형성부(D)의 발파에 의하여 형성되는, 원기둥의 외면과 같은 형상의 자유면(S) 또는 자유공간이며, 그 주위에 다수의 외부장약공(40-2)이 배치되어 있다.

도 7에서 분산장약 발파공법에 사용되는 발파순서를 설명하였는데, 본 발명에서는 도 7(b) 순서와 같은 방식으로 발파를 진행한다.

즉, 동일한 장약공 내의 분산장약된 폭약을 일정한 시차를 가지고 상부에서 하부로 순차적으로 기폭한 후에, 다음 장약공 내의 분산장약된 폭약을 일정한 시차를 가지고 상부에서 하부로 순차적으로 기폭하는 방식이다. 이러한 발파의 순서는, 도 10 및 도 11에서, 수직 방향 하부 장약으로 향하는 화살표와 다시 다음 장약공의 최상부 장약으로 향하는 화살표로 도시하였다.

이러한 발파순서의 분산장약 발파에 의하여, 상부에서 하부의 순서로 발생하는 암반 파쇄물은 내부에 형성된 최초 자유면 방향으로 이동하게 되며, 보다 넓어진 형태의 새로운 자유면 또는 자유공간을 형성하게 된다.

도 11에서 도시하는 바와 같이, 2차로 형성된 자유면과 이에 대응하여 형성된 외부장약공(40-2)의 발파를 통하여, 하나의 소단위 발파영역(C)의 발파가 완료된다.

도 12는, 본 발명의 발파방법으로서, 분산장약 발파에 의한 자유면 확장의 과정을 나타내는 도면이다.

도 12는, 도 10와 도 11에서 도시한 자유면 확장 발파과정을 종합하여 도시한 것으로서, 첫번째 열의 외부장약공의 발파로 인하여, 폭발압력은 최초 자유면으로 향하게 되고, 파쇄물은 최초 자유면에 의한 공간으로 이동함으로써, 새로운 2차 자유면 및 자유공간이 형성된다.

이후, 두번째 열의 외부장약공의 발파 완료를 통하여, 한 개의 소단위 발파영역(C)의 발파가 완료된다. 앞서 설명한 바와 같이, 파쇄된 암반물의 차단효과에 의하여 최초 자유면 효과가 감소되므로, 3열 이상 외부장약공의 배치는 바람직하지 않다. 다만, 현장상황을 고려하여, 자유면 효과를 기대할 수 있는 경우에는 3열 이상의 외부장약공 배치도 가능하다.

이러한 의미에서, 전체 발파영역에서 적정한 개수로 소단위 발파영역을 구성 배치하고, 소단위 발파영역별로 최초 자유면 형성부를 설계하는 것이, 효율적 발파를 위하여 중요한 의미를 가지며, 본 발명의 핵심에 해당한다.

도 13 및 도 14는, 본 발명의 발파방법으로서, 발파현장에서 발파면적이 확장되는 과정을 나타내는 도면이다.

도 13은, 보호영역(A)과 발파영역(B)로 구분되는 전체 발파영역에서 발파면적이 확장되는 과정을 평면적으로 도시한 것이며, 도 14는, 발파면적이 확장되는 과정을 입체적으로 도시한 것이다.

앞서 언급한 바와 같이, 발파대상 면적 및 주위 환경에 따라서, 발파영역은 다수의 소단위 발파영역으로 구분되는데, 도 13에서는 구분된 소단위 발파영역을 9개로 도시하였다.

실제 발파현장에서는 다수의 발파 장애물이 존재할 수 있고, 발파영역의 형태가 불규칙한 형태를 가질 수 있는바, 소단위 발파영역의 배치는 발파작업 현장의 상황을 고려하여, 다양한 배치를 가질 수 있다.

본 발명의 범위와 관련하여, 소단위 발파영역(C)은 전체 발파영역에서 하나 이상 구성될 수 있고, 그 형태에 있어서도 특별한 한정을 두지 않는다. 나아가, 2개 이상으로 구분되는 소단위 발파영역의 배치에 있어서도, 발파현장에 따라 변화가 가능한 바, 특별한 한정을 두지 않는다.

도 13에서는 지그재그 모양의 화살표를 이용하여, 소단위 발파영역의 발파순서를 도시하였다. 소단위 발파영역은 일정한 시차를 두고 발파가 되는 것이므로, 각각의 소단위 발파영역은 동시에 발파되지 않는다. 도 13에서는 가로방향으로 먼저 발파가 이루어지는 것을 도시하였지만, 발파순서에 있어서도 특별한 한정을 두지 않는다.

도 14는, 전체 발파영역에서 발파면적이 확장되는 과정을 입체적으로 도시한 것으로서, 무장약공과 외부장약공의 배치는 단순화하여 도시하였다.

전체 발파영역(B)이 소단위 발파영역(C)으로 구분된 상태를 도시한 것이며, 최초 자유면 형성부(D)의 자세한 장약공 배치는 도시하지 않았다.

도시된 바와 같이, 전체 발파영역(B)는, C1 내지 C4의 4개 소단위 발파영역으로 구분하였고, 왼쪽에서부터 오른쪽으로 발파가 진행되는 과정을 도시하였다.

도 14에서, [가] 지역은 다른 소단위 발파영역보다 발파계획상 깊이가 깊은 영역을 의미한다. 지하 구조물을 설계함에 있어서, 지하 저수조, 지하 정화조 또는 별도의 계획공간을 설계함으로써, 다른 소단위 발파영역보다 깊게 발파해야 할 필요성이 대두된다.

본 발명은, 분산장약 발파방법으로서 뇌관은 비전기뇌관을 사용함을 특징으로 한다. 뇌관의 종류에서 설명한 바와 같이, 비전기식 뇌관은, 규격화되어 상품화되는 전기식 뇌관과는 달리, 무한단차로 구성 가능하여, 대규모 발파 및 환경 적응성이 우수한 뇌관이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 비전기뇌관을 활용하여, 별도의 과정을 구성하지 않는 단일 발파공정으로서, 각각의 소단위 영역별로 다른 발파 깊이의 계획공간을 발파하는 것이 가능하다.

도 14에서 도시된 바와 같이, 장약공의 깊이를 보다 깊게 설계하는 경우, 분산장약되는 단수(Deck)를 증가하여 장약해야 하며, 여기에는 하나의 장약공당 필요한 시차의 증가가 따르게 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 5단의 분산장약공을 설계함에 있어서 지발당 시차를 25ms로 하는 경우, 100ms의 장약공당 시차가 필요하지만, 도시된 바와 같이, [가] 영역에서만 7단의 장약공을 설계하는 경우에는, 150ms의 장약공당 시차가 필요하게 된다.

이러한 150ms의 시차는 지연장치의 109ms 시차를 초과하게 되므로, 동시 발파의 문제가 발생하는바, 지연장치의 시차 증가의 필요성이 발생한다.

전기식 뇌관의 경우, 규격화된 지연시차로 시판되어, 특별한 장치없이는 이러한 요구에 대응을 할 수 없으나, 비전기식 뇌관의 경우에는, 단순한 지연장치의 교체로 무한시차 요구에 대한 대응이 가능하고, 이에 따라 서로 다른 깊이의 소단위 발파영역 설계가 가능한 것이다.

일반적으로, 발파작업은 발파환경 및 발파 계획 깊이에 따라서, 수회에 걸쳐서 진행하기도 한다. 이하에서는 본 발명의 분산장약 지반 발파방법을 이용하여, 수회에 걸쳐 진행되는 발파공정에 대하여 설명한다.

도 15는, 수회의 단계로 진행되는 발파공정을 나타내는 것으로서, 도 15(a)는 발파현장에서 발파면적이 확장되는 과정에서 1차 발파과정을 나타내는 도면이며, 도 15(b)는, 발파현장에서 발파면적이 확장되는 과정에서 2차 발파과정을 나타내는 도면이다.

도 15(a)에서 도시한 것과 같이, 발파대상 지역을 깊이에 따라 ① 구역과, ② 구역으로 구분하였다. 순차적 발파작업에 있어서, ① 구역은 1차 발파대상 깊이 구역, ② 구역은 2차 발파대상 깊이 구역을 의미한다.

도 15(a)에서는 3단 장약된 장약공으로 구성되는 소단위 발파영역이 4개 구성되어 있고, 가로방향 왼쪽에서 오른쪽으로 발파가 진행되면서 발파영역이 확장되는 과정을 도시하였다.

도 15(b)에서는 1차 발파작업에 의하여 완료된 ① 구역은 가상의 점선으로 도시하였고, 2차 발파대상 깊이 구역인 ② 구역에서 발파가 진행되는 과정을 도시하였다.

도 14에서 언급한 바와 같이, 발파계획상 깊이가 깊은 영역이 존재할 수 있는바, [가] 지역을 구성하여 다른 깊이의 발파작업이 진행되는 과정을 도시하였다. 깊이가 깊은 [가] 구역에서는 5단 장약공을 천공하여 발파가 진행된다.

② 구역에서도 마찬가지로 가로방향 왼쪽에서 오른쪽으로 발파가 진행되어 발파영역이 확장되는 과정을 도시하였다.

발파영역에서 깊이별로 구분되는 ① 구역과 ② 구역의 발파가 모두 진행되어, 전체 발파영역에서 발파 작업은 완료된다.

도 16은, 본 발명 발파방법 실시에 관한 작업현장의 조감도이다.

발파영역의 양 옆으로는 주택가, 학교 등의 보호영역이 위치한다. 본 발명에 있어서, 발파영역과 보호영역의 의미에 대해서는 앞서 설명하였다.

도 15 (a) 및 도 15 (b)에서 설명한 바와 같이, 발파영역에서 수회의 단계로 진행되는 발파공정을 도시하였다. 1차로 진행된 발파영역에서는 다음 회차 발파 작업을 위하여 천공작업이 진행되는 과정을 도시하였고, 발파작업이 완료된 지역에서는 포크 레인 및 덤프 트럭을 이용하여 발파 파쇄물을 운반하는 작업을 도시하였다.

발파작업은 현장의 환경을 고려하여 진행해야 하는 것이므로, 보호영역으로의 진동 영향을 최소화하기 위하여, 발파영역을 설정 계획하고, 이후 장약공 및 무장약공을 천공하는 과정 및 이후 발파단계를 진행한다.

본 발명은 자유면 제어를 위한 장약공 및 무장약공 형성을 핵심으로 하는바, 본 발명의 기술적 사상을 포함하는 범위에서는 다양한 형태의 발명 실시가 가능할 것이다.

도 17은, 본 발명 발파방법 실시의 각 단계를 시계열적으로 나타낸 순서도이다.

분산장약 장약공을 배치하여, 뇌관에 의한 시차발파를 실시하는 분산장약 지반 발파방법으로서, 발파영역을 하나 이상의 소단위 발파영역으로 구분하는 소단위 발파영역 설정단계(S110); 각각의 소단위 발파영역 중심부에 수직방향을 따라 중심장약공을 천공하는 중심장약공 형성단계(S120); 상기 중심장약공 주변부에 일정한 간격으로 정다각형의 꼭지점 형태로 배치되면서 수직방향을 따라 폭약이 장입되지 않는 무장약공을 천공하는 무장약공 형성단계(S130); 상기 소단위 발파영역의 외부에 수직방향을 따라 다수의 분산장약공을 천공하는 외부장약공 형성단계(S140); 상기 중심장약공과 외부장약공 사이에 폭약을 분산하여 장약하는 폭약설치단계(S150); 및 (f) 상기 중심장약공에 장약된 폭약을 발파한 다음, 상기 외부장약공에 장약된 폭약을 기설정된 순서대로 발파하는 기폭단계(S160)를 포함하고, 상기 하나 이상의 소단위 발파영역에 대하여 상기 S110 내지 S160 단계를 순차적으로 기폭하여 발파영역을 확장하는 발파영역확장단계(S170); 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분산장약 지반 발파방법을 제공한다.

소단위 발파영역 설정단계(S110)는, 보호영역과 구분되는 발파영역을 파악하고, 발파영역을 다시 소단위 발파영역으로 구분하는 단계이다. 본 발명 발파방법을 구성함에 있어서 최초 자유면 형성에 핵심을 두고 있는바, 효율적인 자유면 형성 및 이에 의한 발파진행을 고려하여, 소단위 발파영역을 구분한다.

도 14에 대한 설명에서 언급한 바와 같이, 평면적인 소단위 발파영역 구분과 아울러, 발파 깊이도 고려하여 소단위 발파영역을 구분한다.

중심 장약공 형성단계(S120)는, 최초 자유면 형성을 위한 중심장약공을 천공하는 단계이다. 51mm 내지 75mm 범위 직경에서 천공이 가능한 천공장비를 활용하여, 계획된 깊이만큼 소단위 발파영역별로 하나의 중심장약공을 형성한다.

무장약공 형성단계(S130)는, 최초 자유면 형성을 위한 무작약공을 천공하는 단계이다. 무장약공과 중심장약공 간의 중심거리는, 300mm 내지 400mm 범위가 바람직한 바, 이러한 거리를 유지하며 무장약공을 천공한다. 85mm 내지 105mm 범위 직경에서 천공이 가능한 천공장비를 활용하여, 계획된 깊이만큼 정다각형의 각 꼭지점 부위에 천공한다.

외부 장약공 형성단계(S140)는, 최초 자유면 형성부 외부, 즉, 무장약공의 외부 주변부에, 일정한 간격으로 배치하면서, 외부장약공을 천공한다. 51mm 내지 75mm 범위 직경에서 천공이 가능한 천공장비를 활용하여, 계획된 깊이만큼 천공한다.

중심장약공과 무장약공을 통하여 형성된 최초 자유면과의 저항선, 즉 파쇄되는 암반의 두께를 고려하여, 일정한 거리를 유지하여 외부장약공을 천공한다.

폭약설치단계(S150)는, 상기 단계를 통하여 형성된 중심장약공 및 외부장약공에 폭약 및 전색물을 설치하는 단계이다. 분산장약 방식으로 장약되며, 장약공당 발파순서를 고려하여 뇌관 시차를 설정한다.

분산장약 장약공의 단수 구성은, 이론상 다수의 장약 단수를 구성하는 것이 가능하지만, 작업의 효율성을 위하여 2단 내지 5단의 장약 단수를 활용하는 것이 바람직하다. 다만, 작업 현장의 상황에 따라, 5단 이상의 장약 단수를 구성하는 것도 가능하며, 필요한 발파깊이가 낮거나 지반이 매우 연악한 경우에는 1단의 장약 단수를 구성하는 것도 가능하다.

기폭단계(S160)는, 중심장약공을 가장 먼저 발파하고, 이후 외부장약공을 순차적으로 발파하는 단계이다. 본 발명은, 최초 자유면 형성을 핵심으로 하는바, 소단위 발파영역별로 중심장약공을 가장 먼저 발파하는 점이 중요하고, 이는 중심장약공의 시차설정 및 연결배선 작업에 의하여 결정된다.

발파영역확장단계(S170)는, 소단위 발파영역별로 발파영역이 확장되어 가는 과정이다. 하나의 소단위 발파영역에서 발파과정이 완료된 이후, 다른 소단위 발파영역에서 발파가 시작되도록, 폭약을 장약하고 시차를 설정함으로써 가능하다.

전체 발파영역에서 계획된 모든 소단위 발파영역의 발파가 완료됨으로써, 본 발명의 발파공정은 완료된다.

1 : 지반
10 : 발파공
20 : 폭약
30 : 전색물
40 : 장약공
50 : 무장약공
40-1 : 중심장약공
40-2 : 외부장약공
60 : 지연장치
70 : 스타터
80 : 연결도선
A : 보호영역
B : 발파영역
C : 소단위 발파영역
D : 최초 자유면 형성부
S : 자유면 또는 자유공간

Claims (10)

1. 발파영역을 하나 이상의 소단위 발파영역으로 구분하고, 분산장약 장약공을 배치하여, 뇌관에 의한 시차발파를 실시하는 분산장약 지반 발파방법에 있어서,
   상기 각각의 소단위 발파영역 중심부에 형성되는 중심장약공 및 상기 중심장약공에 인접하여 형성되고 폭약이 장약되지 않아 상기 중심장약공에서의 폭발력이 전달됨으로써 지반의 균열을 발생시키는 무장약공을 포함하는 최초 자유면 형성부를 형성하는 단계; 및
   상기 장약공에 장입된 폭약이 독립된 시차를 갖도록 기폭되는 단계를,
   포함하는 분산장약 지반 발파방법으로서,
   상기 소단위 발파영역의 내부이며, 상기 무장약공 외부에 수직방향을 따라 다수의 분산장약공인 외부장약공을 형성하는 단계를 추가로 포함하고,
   상기 독립된 시차를 갖도록 기폭되는 단계는 상기 중심장약공의 폭발력이 상기 무장약공으로 전달되어 상기 최초 자유면을 형성하고, 이후 순차적 기폭과정을 통하여 상기 외부장약공의 폭발력이 기형성된 최초 자유면 영역으로 전달되어 자유면이 확장되는 과정인 것을 특징으로 하는 분산장약 지반 발파방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중심장약공은 상기 소단위 발파영역의 중심부에 배치되고,
   상기 무장약공은 상기 중심장약공을 중심으로 일정한 거리만큼 이격 배치되고,
   상기 외부장약공은 상기 소단위 발파영역의 내부이며, 상기 무장약공 외부에 수직방향을 따라 1열 또는 2열로 배치되는 것을 특징으로 하는,
   분산장약 지반 발파방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 무장약공은 정다각형의 꼭지점 위치에 배치되고,
   상기 정다각형은, 정삼각형, 정사각형, 정오각형 및 정육각형 중에서 하나 선택되는 것을 특징으로 하는,
   분산장약 지반 발파방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 중심장약공과 무장약공간의 중심거리가 300mm 내지 400mm 범위인 것을 특징으로 하는,
   분산장약 지반 발파방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 중심장약공은, 지름이 51mm 내지 75mm 범위 내인 것을 특징으로 하는,
   분산장약 지반 발파방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 무장약공은, 지름이 85mm 내지 105mm 범위 내인 것을 특징으로 하는,
   분산장약 지반 발파방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 분산장약 장약공은,
   분산장약되는 폭약의 단수가 2단 내지 5단의 범위 내인 것을 특징으로 하는,
   분산장약 지반 발파방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 분산장약 장약공에서의 시차발파는,
   동일한 장약공 내에 분산장약된 폭약을 일정한 시차를 가지고 상부에서 하부로 기폭한 후에, 상기 기폭된 장약공에 인접한 장약공 내에 분산장약된 폭약을 일정한 시차를 가지고 상부에서 하부로 기폭하는 방식인 것을 특징으로 하는,
   분산장약 지반 발파방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 뇌관은 무한단차로 구성할 수 있는 비전기뇌관임을 특징으로 하는,
   분산장약 지반 발파방법.
10. 분산장약 장약공을 배치하여, 뇌관에 의한 시차발파를 실시하는 분산장약 지반 발파방법으로서,
    (a) 발파영역을 하나 이상의 소단위 발파영역으로 구분하는 소단위 발파영역 설정단계;
    (b) 각각의 소단위 발파영역 중심부에 수직방향을 따라 중심장약공을 천공하는 중심장약공 형성단계;
    (c) 상기 중심장약공 주변부에 일정한 간격으로 정다각형의 꼭지점 형태로 배치되면서 수직방향을 따라 폭약이 장입되지 않는 무장약공을 천공하는 무장약공 형성단계;
    (d) 상기 소단위 발파영역의 내부이며, 상기 무장약공 외부에 수직방향을 따라 다수의 분산장약공을 천공하는 외부장약공 형성단계;
    (e) 상기 중심장약공과 외부장약공 사이에 폭약을 분산하여 장약하는 폭약설치단계; 및
    (f) 상기 중심장약공에 장약된 폭약을 발파한 다음, 상기 외부장약공에 장약된 폭약을 기설정된 순서대로 발파하는 기폭단계를 포함하고,
    (g) 상기 하나 이상의 소단위 발파영역에 대하여 상기 (a) 내지 (f)단계를 순차적으로 기폭하여 발파영역을 확장하는 발파영역확장단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분산장약 지반 발파방법.

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