KR19990048647A - 암반발파공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폭약 및 전색물을 구멍뚫린 파이프, 플라스틱파이프, 비닐파이프 및 비닐약포 등 내부에 공간이 있는 관(이하 '유공관'이라 한다) 내에 삽입시켜 디커플링(Decoupling)과 데크차지(Deck Charge) 효과를 이용해서 발파하여 발파공해(진동, 소음, 비산)를 적게하면서 암반파쇄 및 절취할 수 있는 발파방법에 관한 것이다.

본 발명의 암반발파공법은 암반층에 발파공을 천공하는 스텝과, 노천에서 유공관내에 폭약, 뇌관 및 전색물을 교호로 다수층 각각 적층하는 스텝과, 상기 뇌관에 연결된 뇌관각선들을 유공관외부로 인출하는 스텝과, 상기 유공관의 외주면에 일정간격을 두고 센터가이드수단을 감아서 부착고정시키는 스텝과, 상기 발파공내에 유공관을 삽입장전하는 스텝과, 뇌관각선을 발파공의 외부로 인출하는 스텝과, 전색물이 상기 유공관과 발파공에 의해서 형성되는 빈공간내로 떨어지지 않도록 상기 유공관상부를 덮개를 씌우는 스텝과, 상기 덮개상부의 발파공내에 전색물을 충전하는 스텝과, 폭약을 폭발시키는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

암반발파공법

본 발명은 화약 및 전색물을 구멍뚫린 파이프, 플라스틱파이프, 비닐파이프 및 비닐약포 등 내부에 공간이 있는 관(이하 '유공관'이라 한다)내에 삽입시켜 디커플링 인덱스(Decupling Index)와 데크 차지(Deck Charge) 효과를 이용해서 발파하여 발파공해(진동, 소음, 비산)를 적게 하면서 암반을 파쇄 및 절취할 수 있는 발파방법에 관한 것이다.

일반적인 발파공법은 현재까지 다른 공법들보다 암반파쇄 및 절취를 위한 공사기간이 짧고 공사비용을 최소로 할 수 있어 공법의 우수성을 인정받아 왔다. 그러나, 최근에는 화약류의 사용중 진동, 소음, 비산등의 발파공해로 인하여 이용에 많은 제한을 받고 있으므로, 이 발파공해를 해결하기 위한 연구가 다각도로 진행되고 있다.

또한, 발파작업은 화약사용량과 종류에 따라 공법과 발파방법이 달라지므로 발파시 주변의 환경에 따라 발파패턴을 조정하여 암반의 단위체적당 소요화약량을 변화시키되 발파공의 천공길이 전체에 장전되도록 하여 적당한 충격파와 가스압으로 암반이 파쇄 또는 절취되도록 함으로써 발파공해가 적게끔 발파해야 한다.

상기와 같은 발파공해를 해소하기 위하여 제시된 종래의 암반발파방법으로는 한국특허 공개번호 제97-2246호에 개시되어 있다. 동 특허공개번호에 개시되어 있는 암반발파방법은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 발파하려고 하는 암반층(S)에 일정간격을 두고 다수의 발파공(1a,1b,1c,1d; 여기에서 발파공이라 함은 암반에 천공된 구멍을 말한다)을 천공하고, 상기 발파공(1a)에 다수층의 화약약포(6,6',6")를 적층해서 이루어진 화약유니트(7)를 암반구간에 충진물(9)와 교호로 장약 및 충진시키고, 발파공(1b)은 암반발파 또는 파쇄시에 진동 및 소음을 흡수하도록 빈 상태로 둔다.

다음에, 발파공(1c)에는 발파공(1a)에서와 같이 다수층의 화약약포(6,6',6")를 적층해서 이루어진 화약유니트(7)를 암반구간에 충진물(9)과 교호로 장약 및 충진시키고, 발파공(1d)에는 암반발파 또는 파쇄시에 진동 및 소음을 흡수하도록 스치로포옴 또는 물등의 진동흡수재(13)를 충진시킨다.

상기 설명에 있어서, 상기 최상부의 충진물(9)상부, 즉 암반층(S)상부의 토사층(T)에 형성된 발파공(1a,1c)의 상부구멍에는 모래등의 쇄석(8)을 지표면까지 채우고, 각각의 상기 화약유니트(7)의 최하층의 화약약포(6)밑에는 뇌관(5)을 설치하고, 이들 각 뇌관(5)에 뇌관각선(5a)을 각각 연결하여 외부의 뇌관튜브(11)를 각각 연결해서 외부에서 조작하여 상부의 화약유니트(7)로부터 하부의 화약유니트(7)를 향해서 기폭되게 한다.

그런데, 이와 같이 구성된 암반발파공법은 암반에 다수개의 발파공을 형성해야 하므로, 암반파쇄 및 절취를 위한 공사기간이 많이 소요되어 공사비용을 증가시킨다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 여러 가지 문제점을 감안해서 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 발파공해(소음,진동,비산)를 저감시킬 수 있는 암반발파공법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 노천에서 유공관에 폭약 및 전색물을 장전한 후, 상기 유공관을 발파공에 삽입하고 그 위에 전색물을 덮는 것으로 작업이 안전하고 신속하게 완료될 수 있어서 공기를 단축시키고 공사비용을 절감시킬 수 있는 암반발파공법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 암반발파공법은 암반층에 발파공을 천공하는 스텝과, 노천에서 유공관내에 폭약, 뇌관 및 전색물을 교호로 다수층 각각 적층하는 스텝과, 상기 뇌관에 연결된 뇌관각선들을 유공관외부로 인출하는 스텝과, 상기 유공관의 외주면에 일정간격을 두고 센터가이드수단을 감아서 부착고정시키는 스텝과, 상기 발파공내에 유공관을 삽입장전하는 스텝과, 뇌관각선을 발파공의 외부로 인출하는 스텝과, 전색물이 상기 유공관과 발파공에 의해서 형성되는 빈공간내로 떨어지지 않도록 상기 유공관상부를 덮개를 씌우는 스텝과, 상기 덮개상부의 발파공내에 전색물을 충전하는 스텝과, 폭약을 폭발시키는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 암반발파공법을 개략적으로 도시한 종단면도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 적용하는 디커플링 효과를 설명하는 발파공내에 화약이 장전된 상태를 개략적으로 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 적용하는 데크챠지효과를 설명하기 위해 암반에 천공된 발파공내에 폭약 및 전색물이 다수층 장전된 상태를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 의해 암반에 천공된 발파공내에 폭약 및 전색물을 다수층 장전하고, 뇌관각선을 유공관내에서 지표면으로 인출한 상태를 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 의해 암반에 천공된 발파공내에 폭약 및 전색물을 다수층 장전하고, 뇌관각선을 유공관외부(빈공간)로 인출한 상태를 도시한 단면도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 적용되는 센터가이드수단을 도시한 것으로써, 도 6a는 전개도이고, 도 6b는 유공관의 외주면에 감겨서 사용되는 사용상태도,

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 암반발파공법의 순서를 도시한 플로챠트.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

29:폭약 30:발파공

32:빈공간 33a,33b,---,33n:폭약

34:뇌관각선 35:유공관

37a,37b,---,37n:전색물 39:덮개

43a,43b,---,43n:뇌관 45:센터가이드수단

47:평판부 49:날개

51:제1접착수단 53:결합부

55:제2접착수단

이하, 본 발명의 일실시예에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 적용하는 디커플링 효과를 설명하는 발파공내에 폭약이 장전된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2 및 도 3에 개략적으로 도시한 바와 같이 본 발명에 적용하는 기술적 원리는 크게 디커플링 효과 및 데크차지 효과를 이용하는 것으로 그 원리를 다음에 설명한다.

디커플링 효과는 발파시 암반(R)에 천공된 발파공(30)의 내부에 장약된 폭약(29)과 그 주위의 빈공간(32)사이의 공극효과를 이용하는 발파방법의 일종이다. 상기 디커플링 효과는 천공경(s)에 비해 장전한 폭약의 약경(s')이 작을 때에 장약실, 즉 발파공(30)내에 생기는 피이크(peak)압이 밀장전된 폭약보다 적으므로, 천공된 발파공(30)내의 압력은 암석을 압쇄하는 데까지 다다르지 못하는 것을 말하는 것으로써, 발파에 이 이론을 응용하고 있다.

다시 말하면, 디커플링 효과를 이용한 암반(R)의 절단 또는 발파는 폭약의 폭발력을 완화시키기 위해 발파공(30)의 공경(孔徑)과 약경(藥徑)사이에 빈공간(32)이 내재하게 하여 폭약의 폭발시 그 폭발력이 발파공(30)의 빈공간(32)의 공기에 의해 완충작용을 일으켜 간접적으로 암석에 전달되고 파쇄케 되는 방법이다. 이러한 효과를 이용하는 방법을 디커플링(decoupling)이라 하고 장약방법의 지수를 디커플링 인덱스(Decoupling Index)라 한다.

D.I(Decoupling Index) = 공경/약경

도2에 있어서 미설명부호 37은 발파시에 암반등의 파쇄물 등이 비산되지 않도록 작용하는 전색물로써, 이 전색물(37)은 비닐로 만든 주머니(포대)에 모래를 담은 것이고, 상기 유공관(35)상부와 전색물(37)사이에는 상기 전색물(37)이 발파공(30)과 유공관(35)에 의해 형성되는 빈공간(32)내로 떨어지지 않도록 덮개(39)가 설치되어 있다.

도 3는 본 발명의 일실시예에 적용하는 데크챠지효과를 설명하기 위해 암반에 천공된 발파공내에 폭약 및 전색물이 다수층 장전된 상태를 도시한 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 데크 차지 효과는 노천발파에서 장공(長孔)으로 천공된 발파공내에 폭약을 장전하는 방법의 일종으로 분산장약이라고도 한다.

이 데크챠지 효과는 단층 또는 점토층이 존재하는 경우 폭약(33a,33b,---,33n)사이에 전색물(37a,37b,---,37n)을 넣어 폭발의 효과를 제어할 수 있는 장약법이다. 또한 각 장약공(발파공)마다 지발당 장약량을 줄이기 위해 같은 공내에 2중, 3중 또는 그 이상으로 분산장약을 하고 각기 다른 지발뇌관(일정시차를 두고 폭발하는 뇌관)을 사용하여 장전해서 발파하는 방법이다.

본 발명은 상기한 두가지 발파원리를 감안해서 이루어진 것으로, 본 발명의 암반발파공법은 유공관(35)과 디커플링 효과 및 데크차지 효과를 이용한 새로운 발파공법이다.

즉, 본 발명의 암반발파공법은 발파시 암반중에 전파되는 폭발력이 전단파괴에 의한 파괴 및 장약공내의 인장파괴로 균열이 병행하여 이루어지고, 충격파에 의한 파괴에서는 암반자체와 천공된 공내에서 형성된 균열에서도 병행으로 이루어지므로 결국 장약공내의 공간에서 완충효과로 폭발력이 발파공내에서 약화되면서 암반균열과 미세한 균열을 통해 이루어지는 파괴만이 형성되므로써, 그에 따른 진동, 소음이 제어되어 파괴력도 완화되고 균열 및 미세파괴에 적용할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의해 암반에 천공된 발파공내에 폭약 및 전색물이 다수층으로 장전된 유공관이 삽입되고, 뇌관각선을 유공관내로 인출한 상태를 도시한 단면도이다.

본 발명의 일실시예에 의한 암반발파공법에서 발파공(30)내에 삽입되어 설치되는 유공관(35)내에는, 노천에서 일정량의 폭약(33a)이 장전되고, 상기 폭약(33a)에 뇌관(43a)이 삽입되어 있고, 또 상기 폭약(33a)상에 전색물(37a)이 충전되어 있다.

다음에, 다시 상기 전색물(37a)상에 일정량의 폭약(33b)이 장전되어 있고, 상기 폭약(33b)에 뇌관(43b)이 삽입되고, 상기 폭약(33b)상에 전색물(37b)이 충전되어 있다.

이와 같이 노천에서 폭약, 뇌관 및 전색물을 순서로 다수회 반복하여 상기 유공관(35)내에 충전한 다음, 최종적으로 다시 유공관(35)내의 상부에 일정량의 폭약(33n)을 장전하고 나서, 상기 폭약(33n)에 뇌관(43n)을 삽입하고, 상기 폭약(33n)상에 전색물(37n)을 충전한다.

상기 각각의 폭약(33a,33b,---,33n)에 연결되는 뇌관각선(34)은 상기 유공관(35)의 상부로 인출되는 것은 물론이다.

상술한 바와 같이 노천에서 폭약, 뇌관 및 전색물을 교호로 장전시킨 상기 유공관(35)의 외주면에는 발파공(30)내에서 그 중심에 위치되도록 후술하는 센터가이드수단(45)이 일정길이마다 감겨서 설치되어 있다.

상기 센터가이드수단(45)이 일정길이마다 설치된 상기 유공관(35)은 암반(R)에 천공된 발파공(30)의 중심에 위치고정시킨 다음, 상기 유공관(35)의 상부에는 상기 유공관(35)상부의 전색물(60)이 상기 유공관(35)과 발파공(30)에 의해 형성되는 빈공간(32)내로 떨어지지 않도록 두꺼운 비닐, 부직포, 섬유, 스치로포옴 등의 재질로 된 덮개(39)가 덮여 있다.

그리고, 상기 덮개(39)상에는 다시 전색물(60)이 충전되어 있다.

상기 설명에서, 상기 유공관(35)의 외주면에 감겨서 고정되는 센터가이드수단(45)의 날개(49)들에 의해서 상기 유공관(35)은 동축적으로 발파공(30)의 중심에 위치하게 된다.

다시 말하면, 상기 센터가이드수단(45)의 평판부(47)에는 제1접착수단(51)이 고정되어 있으므로, 상기 제1접착수단(51)이 유공관(35)의 외주면에 접착되어 고정되고, 또 상기 센터가이드수단(45)의 결합부(53)에는 제2접착수단(55)이 존재하고 있으므로, 상기 제2접착수단(55)이 평판부(47)의 외주면에 재차 접착됨으로써, 상기 유공관(35)의 외주면에 상기 센터가이드수단(45)이 단단히 고정되는 것이다.

상기 설명에 있어서, 상기 제1 및 제2접착수단(51,55)은 접착제를 사용해도 되고, 벨크로테잎을 사용해도 되는 것은 물론이다.

다음에, 도 6a 및 도6b를 참조하여 상기 유공관(35)의 외주면에 접착고정되는 센터가이드수단(45)에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 적용되는 센터가이드수단을 도시한 것으로써, 도 6a는 전개도이고, 도 6b는 유공관의 외주면에 감겨서 사용되는 사용상태도이다.

도 6에 도시한 바와 같이 상기 유공관(35)의 외주면에 접착고정되는 센터가이드수단(45)은 합성수지 또는 플라스틱 재질로 이루어진 것으로써, 직사각형 형상의 평판부(47)와, 상기 평판부(47)의 일측에 형성된 다수개의 날개(49)와, 상기 평판부(47)의 일측면에 부착되어 있는 제1 접착수단(51)과, 상기 평판부(47)의 일측에 일체적으로 형성된 결합부(53)와, 상기 결합부(53)의 일측면에 부착되어 있는 제2 접착수단(55)으로 구성되어 있다.

본 발명에서 상기 제1 및 제2 접착수단(51,55)은 평판부(47) 및 결합부(53)의 같은 쪽에 각각 부착되어 있다.

상술한 바와 같이 노천에서 폭약(33a,33b,---,33n), 뇌관(43a,43b, ---,43n) 및 전색물(37a,37b,---,37n)을 순차적으로 상기 유공관(35)내에 장전시킨 후, 유공관(35)을 발파공(30)내에 삽입고정하면, 상기 유공관(30)의 외주면에 고착되어 있는 센터가이드수단(45)에 일체적으로 설치되어 있는 다수개의 날개(49)가 상기 발파공(30)의 내주면에 당접되어 상기 발파공(30)의 중심위치에 설치되어 유공관(35)의 외주면과 상기 발파공(30)과의 사이에 형성되는 빈공간(32)에서 디커플링(Decupling) 효과가 발생하여 발파시에 진동, 소음, 비산 등의 발파공해를 적게 발생 또는 흡수하면서 암반의 파쇄 또는 절취를 행할 수 있다.

다음에, 본 발명의 다른 실시예에 의한 암반발파공법에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예로 노천에서 유공관에 폭약 및 전색물을 다수층 장전하고 뇌관각선을 유공관외부(빈공간)로 인출한 다음 센터가이드수단을 부착하여 발파공내에 삽입시킨 상태를 도시한 단면도이다.

도 5에 도시한 암반발파공법과 도4에 도시한 암반발파공법과의 차이점은 뇌관각선(34)을 상기 유공관(35)의 외주면으로 인출한 것과 각 단마다 덮개(39)와 전색물(60)을 장전한 점이다. 즉, 화약이 장전된 부분만 디커플링 효과를 이용하는 방법이다.

다음에, 본 발명의 일실시예에 의한 암반발파공법에 대하여 도 7을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 암반발파공법의 순서를 도시한 플로챠트이다. 도면중 S는 스텝(Step)을 표시한다.

도 7에 도시한 바와 같이 본 발명의 암반발파공법은 먼저, 스텝S1에서 암반층(R)에 발파공(30)을 천공하고, 스텝S2로 나아가서 노천에서 유공관(35)내에 폭약(33a,33b,---,33n), 뇌관(43a,43b,---,43n) 및 전색물(37a, 37b,---,37n)을 교호로 다수층 각각 적층하고, 스텝S3으로 나아가서 상기 뇌관(43a,43b,---,43n)에 연결된 뇌관각선(34)들을 유공관(35)외부로 인출한다.

다음에, 스텝S4로 나아가서 상기 유공관(35)의 외주면에 일정간격을 두고 센터가이드수단(45)을 감아서 부착하여 고정시킨 후, 스텝S5에서 상기 발파공(30)내에 유공관(35)을 삽입장전한다.

그 후, 스텝S6에서 뇌관각선(34)을 발파공(30)의 외부로 인출하고, 스텝S7로 나아가서 전색물(60)이 상기 유공관(35)과 발파공(30)에 의해서 형성되는 빈공간(32)내로 떨어지지 않도록 상기 유공관(35)상부를 두꺼운 비닐, 부직포, 섬유, 스치로포옴 등의 재질로 된 덮개(39)를 씌우고, 스텝S8로 나아가서 상기 덮개(39)상부의 발파공(30)내에 전색물(60)을 충전한 다음, 스텝S9로 나아가서 폭발시킨다.

이때, 폭약(33a,33b,---,33n)이 내장된 유공관(35)을 발파공(30)내에 삽입고정함으로써, 상기 유공관(35)의 외주면에 고착되어 있는 센터가이드수단(45)에 일체적으로 설치되어 있는 다수개의 날개(49)가 상기 발파공(30)의 내주면에 당접되어 상기 발파공(30)의 중심위치에 설치되어 유공관(35)의 외주면과 상기 발파공(30)과의 사이에 형성되는 빈공간(32)에서 디커플링(Decoupling) 효과가 발생하고 동시에 데크챠지(분산장약)효과에 의한 발파공 전체에서 적은 양의 폭약이 폭발하여 발파시에 발생하는 진동, 소음, 파쇄물의 비산 등의 발파공해를 적게 발생 또는 흡수하면서 암반의 파쇄 또는 절취를 행할 수 있을 뿐만 아니라, 노천에서 유공관(35)내에 폭약(33a,33b,---,33n)을 장전한 다음, 상기 유공관(35)을 발파공(30)내에 고정함으로써, 설치방법이 용이하고 간단하여 공기를 단축시킬 수 있으며, 또한 공사비용을 절감시킬 수 있다.

앞에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 암반발파공법에 의하면, 암반층에 발파공을 천공하는 스텝과, 노천에서 유공관내에 폭약, 뇌관 및 전색물을 교호로 다수층 각각 적층하는 스텝과, 상기 뇌관에 연결된 뇌관각선들을 유공관외부로 인출하는 스텝과, 상기 유공관의 외주면에 일정간격을 두고 센터가이드수단을 감아서 부착고정시키는 스텝과, 상기 발파공내에 유공관을 삽입장전하는 스텝과, 뇌관각선을 발파공의 외부로 인출하는 스텝과, 전색물이 상기 유공관과 발파공에 의해서 형성되는 빈공간내로 떨어지지 않도록 상기 유공관상부를 덮개를 씌우는 스텝과, 상기 덮개상부의 발파공내에 전색물을 충전하는 스텝과, 폭약을 폭발시키는 스텝으로 이루어져 있으므로, 상기 유공관의 외주면에 고착되어 있는 센터가이드수단에 일체적으로 설치되어 있는 다수개의 날개가 상기 발파공의 내주면에 당접되어 상기 발파공의 중심위치에 설치되고 유공관의 외주면과 상기 발파공과의 사이에 형성되는 빈공간에서 디커플링(Decoupling) 효과 및 데크챠지(Deck Charge) 효과가 발생하여 동시에 2가지 발파효과가 얻어지는 발파메카니즘의 형상으로 발파시에 발생하는 진동, 소음, 파쇄물의 비산 등의 발파공해를 적게 발생 또는 흡수하면서 암반의 파쇄 또는 절취를 행할 수 있을 뿐만 아니라, 노천에서 유공관내에 폭약, 뇌관 및 전색물을 장전한 다음, 상기 유공관을 발파공내에 다시 삽입하는 방법을 사용함으로써, 설치방법이 용이하고 간단하여 공기를 단축시킬 수 있으며, 공사비용을 절감시킬 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (4)

1. 암반층에 발파공을 천공하는 스텝과, 노천에서 유공관내에 폭약, 뇌관 및 전색물을 교호로 다수층 각각 적층하는 스텝과, 상기 뇌관에 연결된 뇌관각선들을 유공관외부로 인출하는 스텝과, 상기 유공관의 외주면에 일정간격을 두고 센터가이드수단을 감아서 부착고정시키는 스텝과, 상기 발파공내에 유공관을 삽입장전하는 스텝과, 뇌관각선을 발파공의 외부로 인출하는 스텝과, 전색물이 상기 유공관과 발파공에 의해서 형성되는 빈공간내로 떨어지지 않도록 상기 유공관상부를 덮개를 씌우는 스텝과, 상기 덮개상부의 발파공내에 전색물을 충전하는 스텝과, 폭약을 폭발시키는 스텝으로 이루어진 암반발파공법.
2. 제1항에 있어서, 상기 센터가이드수단은 상기 발파공의 내주면에 당접되어 상기 발파공의 중심위치에 유공관이 설치되도록 다수개의 날개가 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 암반발파공법.
3. 제1항에 있어서, 상기 덮개는 두꺼운 비닐, 부직포, 섬유, 스치로포옴중에서 선택된 일종인 것을 특징으로 하는 암반발파공법.
4. 제1항에 있어서, 상기 유공관은 구멍이 뚫린 파이프, 플라스틱제 파이프, 비닐제 파이프, 비닐약포중에서 선택된 일종인 것을 특징으로 하는 암반발파공법.