KR102586126B1 - 무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천공장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동기구와 연결되며 대경부가 형성되는 후방로드와, 상기 후방로드에 분리능하게 연결되며 절삭부가 형성되는 전방로드로 이루어지는 메인 비트부; 상기 메인 비트부에 슬라이드 가능하게 결합되며 암반 내 선천공 구멍들 사이의 연결영역을 절삭하는 날개 비트부; 및 상기 대경부와 날개 비트부 사이에 배치되어 상기 날개 비트부를 절삭부를 향하여 탄성바이어스 시키는 탄성바이어스 부재로 이루어지되, 상기 날개 비트부는, 상기 대경부보다 작은 내경을 가지며 메인 비트부에 슬라이드 가능하게 결합되는 원통부; 상기 원통부의 양측면에서 좌우 대칭형태로 돌출되며 연결영역을 절삭하는 연결판; 상기 연결판의 선단에 배치되며 선천공 구멍에 삽입되어 선천공 구멍을 따라서 이동되는 가이드부;를 포함하는 무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치에 대한 것이다.

Description

무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치{Drilling device for the formation of free surfaces by continuous drilling of non-vibration and rock splitting type}

본 발명은 무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 시공속도가 빠르고 유지보수가 용이하며 파손이 적은 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치에 대한 것이다.

일반적으로 터널 또는 지하공간을 형성하기 위해 지반을 굴착할 경우, 대상 단면내에 다수의 천공을 한 후 폭약을 장전하여 전단면 또는 소단면 발파를 하여 점진적으로 굴진하는 방법을 사용하였다.

그러나 이와 같은 굴착방법은 1차적으로 진동이나 충격을 지반에 전달하고, 2차적으로 소음과 분진을 발생시킬 수 있기 때문에 주변 시설에 피해를 발생시키게 된다. 따라서 터널이나 주변의 시설에 영향을 미치지 않는 지역에서는 이와 같은 굴착방법이 유효하게 사용될 수 있으나, 도심지와 같이 주변 시설에 영향을 받는 지역에서는 발파에 따른 굴착방법을 사용하기 어려운 문제점이 있다.

최근에는 급격히 늘어나는 터널 및 지하공간 개발로 주변의 환경을 고려해야 하는 경우가 많으며, 도시 관통 또는 도심지 내의 지하공간 개발이 불가피하게 변하는 실정이다. 따라서 종래의 발파에 따른 굴착방법에만 의존하기에는 환경, 공기, 예산 등의 문제가 발생할 수 있으며, 각종 민원 및 안전 상황에 문제가 발생할 수 있다.

또한, 종래의 발파에 따른 굴착방법은 폭약에 의한 진동이나 폭음으로 인한 주변지반의 이완 및 크랙이 발생하기 때문에 다수의 락볼트를 사용해야 하며, 설계단면을 유지하기 위해 최소한의 여굴 또는 확대발파를 진행해야 한다. 여굴 또는 확대발파를 진행하게 되면, 이를 보강하기 위해 숏크리트 추가 타설이 진행되어야 하는데, 이는 많은 인원과 장비가 동원되어야 하며 비용이 상승하는 문제점이 있다.

이와 같은 종래의 발파에 따른 굴착방법을 보완하기 위해 일부 지역이나 현장에서는 국부적인 발파 또는 천공후 할암에 의한 암반 굴착이 간헐적으로 시도되고 있으나, 이와 같은 굴착방법은 작업속도가 느리고 작업 효율이 좋지 못하여 큰 효과를 보지 못하고 있는 상황이다.

이러한 발파에 의한 굴착방법 이외에 최근에는 천공장치에 의하여 복수의 천공구멍을 형성하고 그 천공구멍 사이의 연결부분을 제거함으로서 연속천공에 의한 자유면을 형성하는 기술이 알려져 있다.

그러나, 이러한 천공장치는 다수의 천공구멍을 형성한 후에 천공구멍의 연결부분을 하나씩 제거해야 하여 작업시간이 비교적 오래걸리고 이 과정에서 천공장치가 파손되는 경우가 있게 된다.

특히, 천공과정에서 충격을 그대로 받게 되는 경우에는 암반에 접촉되는 부분이 파손되거나 손상되는 일이 빈번해서 전체적인 작업비용이 상승하게 되는 원인이 되고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 더욱 상세하게는 메인 비트부 주변의 날개 비트부가 대칭적으로 한 쌍이 마련되어 있어서 천공홀의 연결영역을 복수 개소에서 동시에 제거할 수 있는 천공장치를 제공하는 것을 기술적 목적으로 한다.

본 발명의 천공장치는, 날개 비트부가 탄성바이어스 부재에 의하여 탄력적으로 지지되어 있어서 파쇄과정에서 파손되는 것을 최소화할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 천공장치는, 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치에 있어서,

구동기구와 연결되며 대경부가 형성되는 후방로드와, 상기 후방로드에 분리능하게 연결되며 절삭부가 형성되는 전방로드로 이루어지는 메인 비트부;

상기 메인 비트부에 슬라이드 가능하게 결합되며 암반 내 선천공 구멍들 사이의 연결영역을 절삭하는 날개 비트부; 및

상기 대경부와 날개 비트부 사이에 배치되어 상기 날개 비트부를 절삭부를 향하여 탄성바이어스 시키는 스프링으로 이루어지되,

상기 날개 비트부는,

상기 대경부보다 작은 내경을 가지며 메인 비트부에 슬라이드 가능하게 결합되는 원통부;

상기 원통부의 양측면에서 좌우 대칭형태로 돌출되며 연결영역을 절삭하는 연결판;

상기 연결판의 선단에 배치되며 선천공 구멍에 삽입되어 선천공 구멍을 따라서 이동되는 가이드부;를 포함한다.

상기 천공장치에서,

상기 후방로드는,

구동기구와 연결되는 결합로드와, 상기 결합로드에서 일방향을 따라서 연장되는 대경부와, 상기 대경부에서 일방향을 따라서 연장되며 상기 대경부보다 작은 외경을 가지는 소경부와, 상기 소경부에서 일방향을 따라서 연장되며 외주면에 나사산이 형성되는 수나사부를 포함할 수 있다.

상기 천공장치에서,

상기 전방로드는,

상기 후방로드의 수나사부를 내부에 나사결합하도록 암나사공이 형성되고 소경부와 대응되는 외경을 가지는 체결로드와, 상기 체결로드에서 일방향으로 연장되고 상기 체결로드보다 큰 외경을 가지며 선단에 제1절삭팁이 형성되는 절삭부로 이루어지고,

상기 원통부는 절삭부와, 대경부 사이에서 소경부와, 체결로드를 따라서 슬라이드 이동할 수 있다.

상기 천공장치에서,

상기 소경부와, 체결로드는 연속적으로 연결될 수 있다.

상기 천공장치에서,

상기 연결판에서 전단에는 하나 이상의 제2절삭팁이 돌출형성될 수 있다.

상기 천공장치에서,

상기 연결판의 측면에는 상기 제2절삭팁과 직각인 방향으로 돌출되는 제3절삭팁이 형성될 수 있다.

상기 천공장치에서,

상기 가이드부는,

전방으로 갈수록 폭이 감소되는 제1경사부와,

후방으로 갈수록 폭이 감소되는 제2경사부와,

상기 제1경사부와 제2경사부를 연결하는 사각판형태의 연결판부로 이루어지고,

상기 제1경사부와, 제2경사부의 선단에는 제4절삭팁이 돌출형성될 수 있다.

상기 천공장치에서,

상기 가이드부는, 전후방향으로 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다.

상기 천공장치에서,

상기 탄성바이어스 부재는,

상기 소경부에 끼워지며, 일단은 대경부에 접촉되고 타측은 원통부에 접촉되는 코일 스프링일 수 있다.

본 발명에 따른 천공장치는, 메인 비트부의 주변에 좌우대칭으로 형성된 한 쌍의 날개 비트부가 마련되어 있어서 암반의 선천공 구멍들 사이에 연결영역을 복수 개소에서 절삭하여 시공시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 천공장치는, 날개 비트부가 탄성바이어스 부재에 의하여 탄력적으로 지지되어 있어서 암반 절개 과정에서 발생되는 충격을 완화하여 천공장치가 파손되는 것을 방지하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 천공장치의 정면도.
도 2는 도 1의 측면도.
도 3은 도 1의 분리도.
도 4는 도 1의 일구성인 날개 비트부의 평면도.
도 5는 도 1의 천공장치의 작동모습을 나타내는 도면.
도 6 내지 도 10은 천공장치를 위하여 연속천공에 의한 자유면 형성하는 모습을 나타내는 도면.

본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.

본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.

본 개시에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시에서 사용되는 "전방"의 방향지시어는 천공장치가 암반 내에서 구멍을 형성하면서 진행되는 방향을 의미하고, "후방"의 방향지시어는 전방의 반대 방향을 의미한다. 본 개시에서 사용되는 "전후방향"의 방향지시어는 전방 및 후방을 포함한다. 또한, 본 개시에서 "좌우"의 방향 지시어는 "전후"방향과 직각인 방향을 의미한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.

본 발명에 따른 천공장치(10)는, 연속천공에 의하여 자유면을 형성하기 위하여 사용되는 것으로서, 더욱 상세하게는 암반 내에 선천공된 구멍들 사이의 연결영역(51)을 절삭하기 위한 것이다.

이러한 천공장치(10)는, 메인 비트부(20), 날개 비트부(30), 탄성바이어스 부재(40)를 포함한다.

상기 메인 비트부(20)는, 암반을 절삭하면서 구멍(50)을 형성하기 위한 것으로서, 절삭부(222)가 선단에 형성되어 있는 것이다. 이러한 메인 비트부(20)는 후단이 구동기구(100)와 연결되어 있어서 구동기구(100)로부터 회전력을 전달받으면 메인 비트부(20)가 회전하면서 암반을 절삭하도록 구성된다. 또한 구동기구(100)는 회전력 뿐만 아니라 전후방향으로 이동가능하며 이에 따라서 메인 비트부(20)가 암반을 타격하여 손쉽게 암반 내에 구멍(50)을 형성할 수 있게 된다.

이러한 메인 비트부(20)는, 후방로드(21)와, 전방로드(22)를 포함하여 구성된다.

상기 후방로드(21)는, 구동기구(100)와 연결되며 대경부(212)가 형성되는 것이다. 구체적으로 후방로드(21)는 구동기구(100)와 연결되는 결합로드(211)와, 상기 결합로드(211)에서 일방향을 따라서 연장되는 대경부(212)와, 상기 대경부(212)에서 일방향을 따라서 연장되며 상기 대경부(212)보다 작은 외경을 가지는 소경부(213)와, 상기 소경부(213)에서 일방향을 따라서 연장되며 외주면에 나사산이 형성되는 수나사부(214)를 포함한다.

상기 결합로드(211)는 후방로드(21)의 후방에 위치되는 부분으로서, 구동기구에 체결되도록 구성되며 내부에 나사공이 형성되도록 구성된다. 구동기구에는 나사부가 형성되어 있어서 상기 구동기구의 나사부가 결합로드(211)의 나사공에 나사결합됨으로서 메인 비트부(20)가 구동기구와 결합될 수 있게 된다.

상기 대경부(212)는, 상기 결합로드(211)에서 일방향을 따라서 결합로드(211)의 전방에 형성되는 것으로서, 상기 결합로드(211)보다 큰 외경을 가지도록 구성된다. 이러한 대경부(212)는 원판형태로 이루어져 있게 된다.

상기 소경부(213)는, 상기 대경부(212)에서 일방향을 따라서 연장되어 있으며 대경부(212)의 전방에 형성되는 것으로서, 상기 대경부(212)보다 작은 외경을 가지도록 구성된다. 상기 소경부(213)는 날개 비트부(30)의 원통부(31) 내경보다 다소 작게 형성되어 잇어서 날개 비트부(30)가 상기 소경부(213)를 따라서 슬라이드 이동가능하게 된다.

이러한 소경부(213)는, 전방로드(22)의 체결로드(221)와 연속적으로 연결되어 날개 비트부(30)의 원통부(31)를 전후방향으로 슬라이드 이동하게 가이드하는 기능을 수행하고 있으며, 소경부(213)와 체결로드(221)의 전후방향 길이는 원통부(31)의 높이보다 크게 형성되어 있어서 원통부(31)가 소정의 범위에서 전후방향으로 이동할 수 있게 한다.

상기 수나사부(214)는, 상기 소경부(213)에서 일방향을 따라서 연장되어 있으며 소경부(213)의 전방에 형성되는 것이다. 이러한 수나사부(214)는 상기 소경부(213)보다 작은 외경을 가지는 것으로서 원기둥의 외주면에 다수의 수나사산이 형성되도록 구성된다. 상기 수나사부(214)는 전방로드(22)의 암나사공 내부에 나사결합됨으로서 상기 전방로드(22)에 분리가능하게 결합된다.

상기 전방로드(22)는, 상기 후방로드(21)에 분리능하게 연결되며 절삭부(222)가 형성되는 것이다. 이러한 전방로드(22)는, 상기 후방로드(21)의 수나사부(214)를 내부에 나사결합하도록 암나사공이 형성되고 소경부(213)와 대응되는 외경을 가지는 체결로드(221)와, 상기 체결로드(221)에서 일방향으로 연장되고 상기 체결로드(221)보다 큰 외경을 가지며 선단에 제1절삭팁(222a)이 형성되는 절삭부(222)로 이루어진다.

상기 체결로드(221)는, 원통형상으로 이루어지고 내부에는 수나사부(214)가 결합되도록 암나사공이 형성된다. 이러한 체결로드(221)의 외경은 소경부(213)와 대응되는 직경을 가지고 있어서 소경부(213)와 연속적으로 연장되도록 구성된다.

상기 절삭부(222)는, 상기 체결로드(221)에서 일방향을 따라서 연장되고 체결로드(221)의 전방에 위치된다. 상기 절삭부(222)는, 암반에 천공 구멍(50)을 형성하는 것으로서, 체결로드(221)의 전방에 배치되도록 구성된다. 상기 절삭부(222)는 뒤집어진 원뿔대 형태로 이루어지고 선단에는 복수의 제1절삭팁(222a)이 형성된다.

상기 절삭부(222)는 체결로드(221)에서 전방으로 갈수로 급격하게 증가하는 단턱부와, 상기 단턱부에서 선단까지 연장되며 외경이 다소 완만하게 증가하는 몸체부로 이루어지고, 제1절삭팁(222a)은 몸체부의 선단면에 복수개 형성되어 있게 된다. 상기 제1절삭팁(222a)은 반구형태로 이루어지고, 각각의 제1절삭팁(222a)은 크롬 몰리브덴강철이나 텅스텐 강철 등의 초경 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 절삭부(222)가 회전하게 되면 상기 제1절삭팁(222a)이 암반에 접촉함으로서 천공 구멍(50)을 형성하게 된다. 또한, 절삭부(222)가 전후방향으로 이동하게 되면 제1절삭팁(222a)이 암반을 타격함으로서 암반을 쉽게 파쇄할 수 있게 될 수 있다.

상기 날개 비트부(30)는, 상기 메인 비트부(20)에 슬라이드 가능하게 결합되며 암반 내 선천공 구멍(50)들 사이의 연결영역(51)을 절삭하는 것이다. 구체적으로 날개 비트부(30)는 메인 비트부(20)와 달리 회전하지 않으면서 전후방으로 이동하면서 타격으로 암반을 파쇄하는 것이다. 이러한 날개 비트부(30)는 원통부(31), 연결판(32) 및 가이드부(33)를 포함하여 구성된다.

상기 원통부(31)는, 메인 비트부(20)에 끼워져서 슬라이드 가능하게 이동하는 것이다. 이러한 원통부(31)는 원통형상을 가지는 소직경부 및 체결로드(221)에 상대회전가능하게 결합된다. 원통부(31)는 메인 비트부(20)에 회전가능하게 끼워짐에 따라서 메인 비트부(20)가 구동기구에 의하여 회전하여도 날개 비트부(30)는 회전하지 않고 원래 위치를 유지할 수 있게 된다.

이러한 원통부(31)는 메인 비트부(20)에서 절삭부(222)와, 대경부(212) 사이에서 소경부(213)와 체결로드(221)를 따라서 슬라이드 이동가능하고, 이에 따라서 절삭부(222)와, 대경부(212)보다 작은 전후방향 길이를 가지게 된다.

상기 연결판(32)은, 상기 원통부(31)의 양측에서 좌우방향으로 연장되어 형성된 것이다. 이러한 연결판(32)은 두께가 얇은 사각판 형상으로 이루어지고, 원통부(31)에서 좌우방향으로 길게 연장되어 형성된다.

상기 연결판(32)은, 좌측에 배치된 연결판(32)은 원통부(31) 좌측에 배치된 암반을 파쇄화도록 구성되고, 우측에 배치된 연결판(32)은 원통부(31) 우측에 배치된 암반을 파쇄하도록 구성된다. 상기 연결판(32)에서, 전단에는 하나 이상의 제2절삭팁(321)이 전방을 향하여 돌출되도록 구성된다.

또한, 연결판(32)에서, 후단에도 하나 이상의 제2절삭팁(321)이 후방을 향하도록 돌출되도록 구성된다.

연결판(32)에서 전단을 향하여 돌출된 제2절삭팁(321)은 암반에서 선천공 구멍(50) 사이의 연결영역(51)을 절삭하도록 구성된다. 제2절삭팁(321)이 연결영역(51)에 타격을 가하는 경우 해당 연결영역(51)은 파쇄되어 제거됨으로서, 연속적인 자유면(52)을 형성하도록 구성된다.

한편, 연결판(32)에서 후단에서 돌출된 제2절삭팁(321)은 날개 비트부(30)에서 전방에 위치한 제2절삭팁(321)이 마모 또는 손상되었을 때 날개 비트부(30)를 뒤집어서 활용할 수 있기 위한 것이다. 즉, 날개 비트부(30)의 전방에 위치한 제2절삭팁(321)이 손상되거나 마모되었을 때 날개 비트부(30)를 교체할 필요없이 날개 비트부(30)를 뒤집어서 다시 장착하는 경우 새로운 제2절삭팁(321)이 전방을 향하도록 돌출됨으로서 간편하게 암반 절개/파쇄 작업을 수행할 수 있게 된다.

상기 연결판(32)에서, 측면에는 상기 제2절삭팁(321)과 직각인 방향으로 돌출되는 제3절삭팁(322)이 형성될 수 있다. 구체적으로 연결판(32)의 측면에는 제2절삭팁(321)의 돌출방향과 직각인 방향으로 형성된 제3절삭팁(322)이 형성될 수 있다. 이러한 제3절삭팁(322)은 암반 사이를 통과할 때 주변 암반을 파쇄함으로서 연결판(32)이 암반 사이를 용이하게 통과할 수 있게 한다. 즉, 전방의 제2절삭팁(321)은 전방에 위치한 암반을 파쇄하는 데에 활용되고 제3절삭팁(322)은 연결판(32)이 암반 사이에 끼이지 않고 마찰력이 저감되며 암반 사이의 공간을 보다 넓힐 수 있는 기능을 수행한다.

상기 가이드부(33)는, 상기 연결판(32)의 선단에 배치되며 선천공 구멍(50)에 삽입되어 선천공 구멍(50)을 따라서 이동되는 것이다. 구체적으로 가이드부(33)는 복수의 선천공 구멍(50) 중에서, 메인 비트부(20)가 삽입되는 선천공 구멍의 주변에 배치된 구멍에 삽입되어 천공장치(10)의 위치를 가이드 하기 위한 것이다.

이러한 가이드부(33)는 전방으로 갈수록 폭이 감소되는 제1경사부(331)와, 후방으로 갈수록 폭이 감소되는 제2경사부(332)와, 상기 제1경사부(331)와 제2경사부(332)를 연결하는 사각판형태의 연결판부(333)로 구성된다.

상기 제1경사부(331)는 사각의 연결판부(333)의 전방에 배치되는 것으로서 선천공 구멍에 쉽게 삽입될 수 있도록 후방으로 갈수록 폭이 증가하도록 구성된다. 한편, 제1경사부(331)는 사다리꼴 형태의 단면을 가지고 있어서 평평한 선단에 제4절삭팁(331a)이 형성되도록 구성된다.

가이드부(33)의 제1경사부(331)는 삽입이 용이하도록 뾰족하게 형성되고 그 선단에 반구형태의 제4절삭팁(331a)이 전방을 향하도록 돌출형성되어 있어서 선천공 구멍이 내벽이 불규칙한 형상을 가지고 있어서 상기 제4절삭팁(331a)이 돌출된 암반을 파쇄할 수 있도록 구성되어 구멍의 내벽을 따라서 쉽게 삽입될 수 있도록 한다.

제2경사부(332)는 상기 제1경사부(331)와 전후방향으로 대칭적으로 형성되도록 구성된다. 이러한 제2경사부(332)는 날개 비트부(30)의 제1경사부(331)가 파손되거나 마모되었을 때, 날개 비트부(30)를 뒤집은 경우에도 온전히 제 기능을 발휘할 수 있도록 제1경사부(331)와 대칭적인 형상을 가진다.

상기 연결판부(333)는 사각판 형태로 이루어지고 전방과 후방에 각각 제1경사부(331)와 제2경사부(332)가 형성되도록 구성된다.

상기 연결판부(333)는 측면이 연결판(32)에 연결되어 있어서 가이드부(33)가 선천공 구멍을 따라서 이동하는 경우 연결판(32)이 구멍 사이의 연결영역(51)을 효과적으로 파쇄할 수 있도록 구성된다.

상기 탄성바이어스 부재(40)는, 상기 대경부(212)와 날개 비트부(30) 사이에 배치되어 상기 날개 비트부(30)를 절삭부(222)를 향하여 탄성바이어스시키는 것이다.

구체적으로 탄성바이어스 부재(40)는, 나선형태로 감긴 압축 코일 스프링으로서 후방로드(21)와 전방로드(22) 사이에 끼워지고, 대경부(212)와 날개 비트부(30) 사이에 배치되도록 구성된다. 이러한 탄성바이어스 부재(40)는, 슬라이드 가능하게 메인 비트부(20)에 끼워진 날개 비트부(30)를 탄력적으로 지지하고 암반을 파쇄하는 과정에서 발생되는 충격력이 메인 비트부(20)에 전달되어 메인 비트부(20)가 파손되거나, 날개 비트부(30)에 강한 충격력이 가해져서 날개 비트부(30)가 파손되는 것을 방지하는 것이다.

메인 비트부(20)에 구동기구가 연결되어 메인 비트부(20)가 전후방향으로 이동하게 되면 이에 따라서 날개 비트부(30)도 전후방향으로 이동하게 되는데, 이 과정에서 날개 비트부(30)가 암반 내 선천공 구멍들 사이의 연결영역(51)을 절삭하게 된다. 이와 같이 연결영역(51)을 절삭하는 과정에서 과도한 충격력이 메인 비트부(20)에 전달되어 구동기구와 메인 비트부(20) 사이의 체결부분이 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이러한 본 발명에 따른 천공장치(10)를 이용한 연속천공에 의한 자유면 형성방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 6에 도시된 바와 같이 메인 비트부(20)와, 가이드봉을 활용하여 암반 내에 다수의 선천공 구멍(50)을 형성한다. 도 6은 막장(60)에 자유면이 형성될 설계단면(61)을 고려하여 다수의 구멍을 형성하는 것으로서, 구체적으로 메인 비트부(20)를 이용하여 설계단면(61) 상에 하나의 천공 구멍(50)을 형성한 후에, 그 뒤로는 가이드봉을 선천공 구멍에 삽입한 후에 메인 비트부(20)를 암반에 접촉시키면서 소정의 천공작업을 수행한다.

도 6에 의하여 복수의 천공 구멍(50)이 형성된 모습은 도 7에 도시된 바와 같다. 도 7에서는 원하는 자유면을 형성하기 위한 암반 내 소정의 위치에 복수의 선천공 구멍을 소정간격으로 연속하여 형성하게 된다. 이때 각 구멍들 사이에는 연결영역(51)이 마련되어 있게 된다.

이러한 연결영역(51)을 절개하기 위해서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 천공장치(10)를 선천공 구멍(50)을 바라보도록 배치시킨다. 이때 어느 한 선천공 구멍(50)을 기준으로 양측의 구멍(50)을 바라보도록 가이드부(33)를 배치시킨다.

이후에 구동기구를 동작시키면서 천공장치(10)를 전방으로 이동시키면 도 9에 도시된 바와 같이, 메인 비트부(20)가 선천공 구멍 중 어느 하나에 삽입되고 가이드부(33)는 주변의 구멍에 삽입되면서 천공장치(10)의 위치를 가이드하게 된다.

이 과정에서, 날개 비트부(30)는 전후방향으로 진동하면서 구멍 주변의 연결영역(51)을 파쇄하게 되고, 연결영역(51)이 파쇄되면서 천공장치(10)는 전방으로 전진하도록 구성된다. 날개 비트부(30)에서 연결영역(51)이 제거되어 암면에 자유면(52)이 형성된 모습은 도 10에 도시된 바와 같다. 구체적으로 복수의 천공 구멍들 사이에는 얇은 폭을 가지는 슬롯형태의 구멍이 형성됨으로서 전체적으로 원하는 위치에 자유면(52)이 형성될 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10...천공장치 20...메인 비트부
21...후방로드 211...결합로드
212...대경부 213...소경부
214...수나사부 22...전방로드
221...체결로드 222...절삭부
222a...제1절삭팁 30...날개 비트부
31...원통부 32...연결판
321...제2절삭팁 322...제3절삭팁
33...가이드부 331...제1경사부
331a...제4절삭팁 332...제2경사부
333...연결판부 40...탄성바이어스 부재
50...구멍 51...연결영역
52...자유면

Claims (9)

1. 무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치에 있어서,
   구동기구와 연결되며 대경부가 형성되는 후방로드와, 상기 후방로드에 분리능하게 연결되며 절삭부가 형성되는 전방로드로 이루어지는 메인 비트부;
   상기 메인 비트부에 슬라이드 가능하게 결합되며 암반 내 선천공 구멍들 사이의 연결영역을 절삭하는 날개 비트부; 및
   상기 대경부와 날개 비트부 사이에 배치되어 상기 날개 비트부를 절삭부를 향하여 탄성바이어스 시키는 탄성바이어스 부재로 이루어지되,
   상기 날개 비트부는,
   상기 대경부보다 작은 내경을 가지며 메인 비트부에 슬라이드 가능하게 결합되는 원통부;
   상기 원통부의 양측면에서 좌우 대칭형태로 돌출되며 연결영역을 절삭하는 연결판;
   상기 연결판의 선단에 배치되며 선천공 구멍에 삽입되어 선천공 구멍을 따라서 이동되는 가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 후방로드는,
   구동기구와 연결되는 결합로드와, 상기 결합로드에서 일방향을 따라서 연장되는 대경부와, 상기 대경부에서 일방향을 따라서 연장되며 상기 대경부보다 작은 외경을 가지는 소경부와, 상기 소경부에서 일방향을 따라서 연장되며 외주면에 나사산이 형성되는 수나사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 전방로드는,
   상기 후방로드의 수나사부를 내부에 나사결합하도록 암나사공이 형성되고 소경부와 대응되는 외경을 가지는 체결로드와, 상기 체결로드에서 일방향으로 연장되고 상기 체결로드보다 큰 외경을 가지며 선단에 제1절삭팁이 형성되는 절삭부로 이루어지고,
   상기 원통부는 절삭부와, 대경부 사이에서 소경부와, 체결로드를 따라서 슬라이드 이동가능한 것을 특징으로 하는 무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 소경부와, 체결로드는 연속적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 연결판에서 전단에는 하나 이상의 제2절삭팁이 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 연결판의 측면에는 상기 제2절삭팁과 직각인 방향으로 돌출되는 제3절삭팁이 형성되는 것을 특징으로 하는 무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 가이드부는,
   전방으로 갈수록 폭이 감소되는 제1경사부와,
   후방으로 갈수록 폭이 감소되는 제2경사부와,
   상기 제1경사부와 제2경사부를 연결하는 사각판형태의 연결판부로 이루어지고,
   상기 제1경사부와, 제2경사부의 선단에는 제4절삭팁이 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 가이드부는, 전후방향으로 서로 대칭적인 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치.
9. 제2항에 있어서,
   상기 탄성바이어스 부재는,
   상기 소경부에 끼워지며, 일단은 대경부에 접촉되고 타측은 원통부에 접촉되는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 무진동 할암 연속천공에 의한 자유면 형성을 위한 천공장치.

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