KR20010037029A

KR20010037029A - 수평식 대구경 장공 천공기

Info

Publication number: KR20010037029A
Application number: KR1019990044311A
Authority: KR
Inventors: 임영모
Original assignee: 임영모
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2001-05-07
Also published as: KR100335177B1

Abstract

본 발명은 수평식 대구경 장공 천공기에 관한 것으로서, 지열이 높은 갱내에서 이동가능도록 구비되는 대차상에 갱내의 굴진막장(작업장)면을 천공과 동시에 천공시 파쇄되는 암석의 배출을 용이하게 할 수 있는 천공수단 및 고/저압의 에어공급탱크, 물공급탱크 등을 설치하고 에어공급라인으로 각 천공수단의 회전모터 추진모터를 구동시키면서 수평방향으로 장공을 천공할 수 있음은 물론, 장공의 위치를 일정높이에 위치시켜 천공할 수 있도록 하고, 공급되는 공기, 물 그 외 기름 또는 냉각수의 공급으로 인해 햄머드릴의 원활한 구동을 요하면서 갱내에서의 천공작업시 발생되는 암석먼지를 억제하여 작업자의 폐질환을 예방할 수 있고, 굴진능률을 현저히 향상시킬 수 있으며, 굴진진행속도를 증대시키는 효과가 있다.

Description

수평식 대구경 장공 천공기{Horizontal type large long hole drilling machine}

본 발명은 수평식 대구경 장공 천공기에 관한 것으로서 좀더 상세하게는 탄광단지의 갱도를 굴진해 나가는 작업에 있어, 기존의 착암기에 의존하여 장약공을 경사지게 형성시켜 후 발파작업으로 인해 갱을 굴진하여 나가는 공법에 비해 발파작업에 필요한 발파공을 수평식으로 긴 장공을 상하 조절가능하면서 신속하게 천공할 수 있음은 물론, 발파공 형성에 따른 암석 파쇄물을 용이하게 배출할 수 있도록 하며, 갱내에서 소인원의 작업이 가능하고, 장비의 고정 및 이동이 쉽도록 한 수평식 대구경 장공 천공기에 관한 것이다.

일반적인 터널(Tunnel)은 지표하(地表下)에 축조(築造)되는 통로나 공간으로 이용하는 지하구조물(地下構造物)로 단면적이 2㎡ 이상의 것을 말하며, 터널의 종류로는 철도터널, 도로터널, 수로용터널, 전선 및 통신용터널, 지하발전소터널, 지하주차장터널, 유류저장용터널, 광산터널 등이 있다.

터널 단면의 크기에 의한 분류를 보면, 소형단면터널은 굴착단면적이 12㎡미만으로 수로용터널, 전선 및 통신용터널, 광산터널 등이 있고, 중형단면터널은 굴착단면적이 40㎡미만으로 철도터널, 도로터널, 지하철터널 등이 있으며,대형단면터널은 굴착단면적이 40㎡이상으로 지하발전소터널, 지하주차장터널, 유류저장용터널 등이 있다.

상기와 같은 각 터널의 굴착공법은 화약의 폭파력을 이용한 발파공법, 굴착기계에 의한 기계굴착공법, 수력에 의한 수력굴착공법이 있으나 일반적으로 암석의 강도, 풍화의 정도, 균열상태 등 암석의 성질에 의해 선정되는데 대부분 화약의 폭파력을 이용한 발파공법이 있다.

상기한 터널의 굴착공법에 있어 본원 발명에 따른 중심으로 소형 단면터널 굴착공법을 설명하고자 한다.

먼저, 암석의 파괴상황을 설명하면, 굴진면인 암석에다 발파공을 천공하고, 그 공저(孔底)에다 적당량의 화약을 장전하며, 공구의 천공잔여부(殘餘部)에는 점토나 모래로 전색(塡塞)을 한다. 이를 장전작업이라 하며, 장전된 화약에는 뇌관을 삽입한 후 순차적으로 뇌관을 점화하면, 뇌관의 폭파력에 의해 화약이 폭발 암석을 파괴하게 된다. 이때 암석의 파괴양상을 보면 장전된 화약을 중심으로 동심원형 파괴형상이 외곽으로 파급되어 간다.

암석이 공기중으로 드러난 표면을 자유면(Free face)이라 하며 자유면 까지의 최단거리를 최소저항선(Line of least resistance)이라 한다.

화약을 자유면에서 어떤 거리를 두고 폭파시켰을 때 암석의 파괴형상은 자유면 방향으로 누두형(漏斗形:crater) 즉, 깔대기형상으로 파쇄된다.

천공발파는 자유면이 1개인 천공발파는 발파효과를 기대하기 곤란하며 터널굴착이 여기에 속하며, 자유면이 2개 이상일 때는 그중 어느 1면을 주폭면(主爆面)으로 해서 그 주폭면에 장약실(裝藥室)의 투사면적(投射面積)을 최대로 하기 위해 자유면에 평행된 천공을 해야하나, 자유면이 1개일때는 천공각도를 주어야 하며, 여기서의 천공각도는 상기한 최소저항선과의 이루는 각도를 말하며, 15°∼30°정도로 한다.

즉, 자유면으로부터 최소저항선까지 경사각은 자유면의 수를 증가하는 것이고, 이에 대한 암석의 파괴효과는 곧 자유면의 수에 비례하므로 여러 개의 자유면을 확보하여 파괴될 수 있는 천공 위치를 잡아주어야 한다.

상기와 같은 장약공의 천공 위치에 의한 발파는 터널의 단면 중앙에 암벽의 절삭부를 만드는 심발발파(心拔發破: Center cut blasting)법이 사용되며, 그 종류로는 추형(Pyramid cut), 설형(Wedge cut)등으로 심발공을 가까운 거리로 유지하면서 천공시켜 준다. 즉, 중심을 향해 천공은 각 방향에서 경사지게 형성시켜 심발공에 집중되는 형태로 천공시키고, 화약을 장진한 다음 발파할 수 있도록 되어 있다. 여기서 천공되는 길이는 1.5M 내외로 발파되어 진행되는 길이는 굴진막장면으로부터 실제적으로는 1.0M 내외로 국한될 수밖에 없는 실정이다.

이는 발파공을 경사지게 천공함으로써, 발파효율 또한 저조하게 나타나는 문제점이 있으며, 이로 인하여 굴진작업은 작업인원수 및 장비의 미비한 실정으로 굴진작업을 더디게 하여 장기화되는 단점이 있다.

일반적으로 소형단면 굴착공법에 사용되는 천공장비는 수지식 소형착암기(Leg drill)로서 대구경의 장공을 수평으로 천공발파 하여 굴진능률향상을 기하기에는 착암기의 성능상 불가능한 문제점이 있었다.

한편, 수평 대구경 천공이 가능토록 개발된 점보드릴(Jumbo drill)은 유압실린더에 의해 움직이는 붐(boom)대 위에 피더(Feeder)가 장착되고 그 위에 유압식 착암기가 부착되어 유압실린더로 붐대와 피더를 천공하기 위한 위치를 잡고 피더의 상측에 장착된 유압식 착암기를 전진하면서 천공할 수 있는 국내에서는 생산되지 않고 외국에서 수입한 굴착장비가 있으나, 이러한 점보드릴은 최소 굴착단면적이 15m²이상의 직선 수평터널 즉, 지하철 건설등의 터널정도의 굴착시에만 사용이 제한적이어서 광산터널의 굴착에는 사용하지 못하는 단점이 있다.

상기와 같은 이유는 지표면에서 심도가 깊은 작업장은 지열상승으로 작업작의 온도가 30℃내외로 점보드릴을 사용한다 하더라도 작업장의 온도는 5∼7℃정도 상승되어 작업이 거의 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같이 제반되는 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 지표면으로부터 심도가 깊은 광산의 굴진작업에 장비의 적용이 가능하면서 발파작업에 필요한 발파공을 수평식으로 깊게 천공발파의 효과를 기대할 수 있도록 하는 대구경 무장약공을 천공 신자유면으로 이용할 수 있게 한 천공장비로 장공을 상하 조절가능하면서 신속하게 천공할 수 있음은 물론, 대구경 무장약공 천공에 따른 파쇄물을 용이하게 배출할 수 있도록 하며, 갱내에서 소인원으로 작업이 가능하도록 하여 작업능률을 및 굴진속도를 증대시키는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 심도가 깊은 갱내의 진입로에서부터 마련되는 레일 상에 이동 가능하게 설치되는 대차와; 대차의 상면 길이방향에 대해 폭 방향으로 소정간격을 두고 고정 설치되는 제 1가이드레일과; 제 1가이드레일의 전후 측 소정위치에 고정 설치되는 상하조절부재와; 상하조절부재의 상측에 연결 고정 설치되는 제 2가이드레일과; 제 1가이드레일 및 제 2가이드레일의 양측에 교차되게 설치되어 상하 절첩 가능한 회절링크와; 상기 회절링크상의 소정위치에 작동로드가 연결 설치되고 대차상에 일단이 회동 가능하게 설치되어 제 2가이드레일을 승하강시키는 공압실린더와; 제 2가이드레일 상에 수평으로 이동 가능하게 설치되어 갱내의 굴진막장(작업장)면을 천공시키기 위해 제 2가이드레일 상에 설치되어 햄머드릴 및 이를 연결하는 중공형 드릴로드를 연결 설치하기 위한 지지대와, 상기 지지대 사이의 제 2가이드레일 상에 고정 설치되는 랙과, 상기 랙에 치합되어 수평으로 전후 이송되는 이송대와, 이송대상에 고정 설치되어 상기 드릴로드를 회전시키는 회전모터와, 회전모터의 스핀들에 연결 설치되어 드릴로드를 연결 고정하기 위한 플러싱헤드와, 회전모터의 일측에 설치되어 이송대를 랙상에서 수평으로 구동시키기 위한 추진모터로 이루어진 천공수단과; 일측에 설치된 에어주입구로부터 연결 구비되는 이동식 로터리 스크류 콤프레셔에서 공급받는 고압의 공기압을 상기 햄머드릴에 공급시켜 타격 및 파쇄물을 배출시키기 위한 제 1에어공급탱크와; 일측에 설치된 에어주입구로부터 연결 설치되며 갱외에서 공급되는 압축공기를 공급받아 상기 공압실린더와 천공수단의 회전모터 및 추진모터를 구동시키기 위한 제 2에어공급탱크와; 제 2에어공급탱크 에어공급라인 상에 설치되어 회전모터와 추진모터에 윤활유를 공급시키기 위한 윤활공급탱크와; 상기 제 1에어공급탱크의 에어공급라인 상에 설치되어 고압의 물을 분사시키기 위한 물공급탱크와; 햄머드릴의 원활한 작동을 위해 상기 에어공급라인상의 소정위치에 설치되어 윤활유를 공급하는 윤활공급탱크와; 제 2에어공급탱크의 에어공급라인 상에 설치되어 에어공급을 제어하는 콘트롤 레버로 구성된 수평식 대구경 장공 천공기를 제공함으로써 달성된다.

도 1은 본 발명인 수평식 대구경 장공 천공기의 구성을 나열하여 도시한 개략도,

도 2는 본 발명인 수평식 대구경 장공 천공기를 도시한 정면도,

도 3은 본 발명인 수평식 대구경 장공 천공기의 천공수단이 상승된 상태를 도시한 배면도,

도 4는 본 발명인 수평식 대구경 장공 천공기의 천공수단이 하강된 상태를 도시한 정면도,

도 5는 수평식 대구경 장공 천공기의 측면도,

도 6은 수평식 대구경 장공 천공기의 천공수단을 도시한 평면도,

도 7은 도 6에서 천공수단의 정면도,

도 8은 도 7에서의 드릴로드를 홀딩하기 위한 회전모터측의 플러싱 헤드 및 로드 어댑터를 도시한 종단면도,

도 9는 도 7에서의 드릴로드의 선단을 지지하기 위한 지지척 부분을 도시한 분리 사시도,

도 10은 수평식 대구경 장공 천공기를 이용하여 장공 및 장약공을 형성시킨 갱(터널) 내부를 도시한 단면도,

도 11은 수평식 대구경 장공 천공기에서 에어공급 및 물공급에 따른 동작상태를 설명하기 위한 유압회로도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10: 대차 11: 지지구

20: 제 1가이드레일 30: 상하조절부재

40: 제 2가이드레일 50: 회절링크

60: 공압실린더 70: 천공수단

71: 지지대 72: 랙

73: 이송대 74: 회전모터

75: 플러싱헤드 76: 추진모터

77: 로드어댑터 80: 분사구

A1, A2: 에어공급라인 H: 햄머드릴

D: 드릴로드 L: 콘트롤레버

S: 스피드콘트롤러 T1: 제 1에어공급탱크

T2: 제 2에어공급탱크 T4: 물공급탱크

T3, T5: 윤활공급탱크

이하, 본 발명을 일 실시예로 첨부된 도 1 내지 도 11를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2에서와 같이, 갱내의 진입로에서부터 마련되는 레일 상에서 별도의 이동대차(10)에 견인되어 운반 가능하거나 직접 운전조작에 의해 이동될 수 있는 대차(10)가 설치된다.

대차(10)의 소정위치에 길이조절 가능하게 설치되어 소정위치에서 대차(10)를 지면에 지지할 수 있도록 중앙 소정위치에 텀버클(11a)이 구비된 지지구(11)가 구비되고, 대차(10)의 길이방향 측면 운전석에 절첩 가능하면서 작업자가 안전하게 올라서서 작업할 수 있는 안전발판(12)이 구비된다.

상기 지지구(11)의 일단 즉, 지면에 접하는 부분은 지면에 소정깊이 박혀져 지지될 수 있는 포오크를 갖으며, 지지구(11)는 대차(10)상으로부터 일정각도 경사지게 설치될 수 있도록 연결부분은 회동 가능하게 힌지 결합되어 있다.

상기 대차(10)의 상면바닥 길이방향에 대해 폭 방향으로 소정간격을 갖도록 하면서 I형 빔 형상을 갖는 제 1가이드레일(20)이 고정 설치되고, 제 1가이드레일(20)의 전후 측 소정위치에 상하조절부재(30)가 설치된다.

상기 상하조절부재(30)는 사각형체의 하우징 내에 상하로 안내될 수 있는 수직조절봉(31)이 구비되되, 수직조절봉(31)의 소정위치에 상기 제 2가이드레일(40)을 소정위치에서 고정할 수 있는 고정공(32)이 소정간격으로 배열 형성되어 있다.

여기서 상기 고정공(32)의 간격은 수평식으로 천공시키기 위한 대구경의 간격의 효율적인 발파작업을 위해 300mm 간격으로 형성하며, 암석의 상태에 따라 그 간격 범위 내에서 조정할 수 있도록 함이 바람직하다.

그리고, 상기 상하조절부재(30)의 수직되는 상측에는 제 1가이드레일(20)과 같은 제 2가이드레일(40)이 연결 설치되고, 상기 제 1가이드레일(20) 및 제 2가이드레일(40)의 양측에는 상하 절첩 가능한 회절링크(50)가 교차되게 설치된다.

여기서 교차되게 설치되는 회절링크(50)는 제 1가이드레일(20) 및 제 2가이드레일(40) 상에서 자유단으로 일단에 로울러(R)가 설치되어 가이드레일 상에서 회전이동 가능하게 설치된다.

상기 양측으로 대응되게 설치되는 회절링크(50)상의 소정위치에는 공압실린더(60)의 작동로드 일측이 연결 설치되고, 공압실린더(60)의 일측은 대차(10)의 상 면 바닥에 구비되는 브라켓트에 회전 가능하게 설치되어 상기 제 2가이드레일(40)을 승하강시킬 수 있도록 구성된다.

한편, 제 2가이드레일(40) 상에는 첨부된 도 10에서와 같이, 갱내의 굴진막장면을 천공시키기 위해 수평으로 이동 가능하게 설치되어 구비되는 햄머드릴(H)을 전후진 및 회전동작시키기 위한 천공수단(70)이 설치된다.

상기 천공수단(70)은 제 2가이드레일(40) 상측에 햄머드릴(H) 및 이를 연결하는 중공형 드릴로드(D)를 연결 설치하기 위한 지지대(71)가 고정 설치되고, 지지대(71)의 내측면에는 랙(72)이 고정 설치되며, 상기 랙(72)의 상측에는 수평으로 전후 이송가능한 이송대(73)가 설치된다.

그리고, 이송대(73)에는 상기 드릴로드(D)를 회전 구동시키기 위한 회전모터(74)가 설치되고, 회전모터(74)의 스핀들부분에 연결 설치되어 드릴로드(D)를 연결 고정하기 위한 플러싱헤드(75)가 설치되며, 또한 회전모터(74)의 일측에 근접되는 위치에는 상기 이송대(73)를 랙(72)상에서 수평으로 전진 및 후진 구동시키기 위한 추진모터(76)가 설치된다.

상기 플러싱헤드(75)에는 공기, 물을 포함하는 윤활유를 공급시키는 에어공급라인에 연통 가능하게 연결 설치되고, 플러싱헤드(75)측으로는 드릴로드(D)를 연속적으로 연결 설치하기 위한 로드어댑터(77)가 연결 설치되어 있으며, 여기서 로드어댑터(77)일측에 체결부를 갖으며, 상기 플러싱헤드(75)로부터 공급되는 매체를 통과시킬 수 있도록 통상의 햄머드릴(H)과 함께 중공형태를 갖는다.

상기 플러싱헤드(75)는 첨부된 도 8에서 도시된 바와 같이, 회전모터(74)측의 스핀들에 마련된 플랜지에 일치되어 연결될 수 있는 플랜지를 갖고, 일측에는 로드어댑터(77)와 나사 체결되어 결합되기 위한 수나사(75a)가 형성되며, 소정위치에는 내측과 연통되는 통공(75b)이 하나 이상 형성된 연결구(75-1)와, 이 연결구(75-1)의 축이 관통 설치되는 하우징(75-2)을 갖는다.

여기서 하우징(75-2)은 고압의 압축공기를 상기 연결구(75-1)의 통공(75b)측에 토출시킬 수 있도록 일측에 공기주입구(75c)가 형성되고, 내경측에는 유입되는 압축공기를 분산시켜 상기 통공(75b)측으로 공급시키기 위한 토출관(75-3)이 양측에 구비되는 패킹(75-4)과 함께 압입 설치된다.

상기 토출관(75-3)은 외측둘레에 소정폭의 요홈(75d)을 갖되, 요홈과 내경이 접하는 원주상의 내면에는 다수의 공기통공(75e)이 형성되어 있다.

한편, 상기 플러싱헤드(75)측으로부터 수평상으로 소정간격을 두는 상기 지지대(71)의 선단은 U자형의 안내부(71a)를 갖되, 여기에 상기 드릴로드(D)를 홀딩하기 위해 중앙에 소정직경의 지지공이 형성된 지지척(71b)이 설치되며, 지지척(71b)은 지지대(71)의 선단에 체결부재에 의해 분리가능하게 구비되는 호형상의 장착구(71c)에 의해 드릴로드(D)를 체결하고 해체하는 기능과 드릴로드(D)의 중심을 잡아 주어 곧은 천공을 할 수 있는 기능을 갖는다.

한편, 대차(10)상에는 일측에 설치된 에어주입구로부터 연결 구비되는 갱내 작업장에 비치된 이동식 로터리 스크류 콤프레셔(C)에서 공급받는 고압의 공기압을 상기 플러싱헤드(75)를 통해 햄머드릴(H)에 공급시켜 타격 및 햄머드릴(H)의 천공작업에 따른 파쇄물을 배출시키기 위한 제 1에어공급탱크(T1)가 설치되고, 제 1에어공급탱크(T1)에 근접되는 위치에는 일측에 설치된 에어주입구(P1)로부터 연결 즉, 갱외에서 공급되는 저압의 압축공기를 공급받아 상기 공압실린더(60) 및 천공수단(70)의 회전모터(74), 추진모터(76)을 구동시키기 위한 제 2에어공급탱크(T2)가 설치되고, 제 1에어공급탱크(T1)에 근접 설치된다.

상기 제 2에어공급탱크(T2)의 에어공급라인(A2) 상에는 회전모터(74)와 추진모터(76)의 원활한 구동을 위하여 윤활유를 공급시키기 위한 윤활공급탱크(T3)가 설치된다.

또한, 상기 제 2에어공급탱크(T2)의 에어공급라인(A2) 상에는 연결 설치된 각 부품(회전모터(74), 추진모터(76))으로 공급되는 압축공기량을 제어하기 위한 콘트롤 레버(L)가 설치되되, 상기 콘트롤 레버(L)에 연결 설치되는 에어공급라인(A2) 상에는 토출되는 압축공기량을 조정하기 위한 스피드 콘트롤러(S)가 부착 설치된다.

한편, 상기 제 1에어공급탱크(T1)로부터 연결 설치되는 에어공급라인(A1)과 물공급탱크(T4)상에 설치되어 스프레이형식으로 고압 분사시키는 분사구(80)가 설치된다.

상기 분사구(80)는 내부에 유통되는 공기압에 따라 물공급탱크(T4)로부터 물을 소정량 펌핑하여 혼합 토출시킬 수 있는 벤츄리관이 내장 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명인 수평식 대구경 장공 천공기에 대한 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

지표면으로부터 심도가 깊은 지하 갱내에 터널을 굴착하기 위한 목적으로 굴진해 나가는 지면측에 연장 설치되는 레일 상에 대차(10)를 굴진막장(작업장)에 근접하는 위치가지 진입시켜 준다.

먼저, 굴진막장에 근접되게 이동된 대차(10)는 전후 양측에 마련된 지지구(11)를 레일의 외측 지면상에 고정시켜 대차(10)의 이동방지 및 수평을 유지시켜 준다. 여기서 지지구(11)는 지면에 소정깊이 지지될 수 있도록 된 포오크를 지면상에 위치시켜 주고, 중앙에 구비된 텀버클(11a)을 회전하여 대차(10)의 수평을 맞추어 대차(10)가 천공작업시 움직이지 않도록 한다.

상기 지지구(11) 외에 천공작업시 대차(10)의 움직임을 보다 견고하게 하기 위하여 로프에 체인블럭(도면에서 생략함)을 연결하여 갱내에 설치된 지주(I형 빔)에 고정하는 방식으로 대차(10)를 더욱 견고하게 고정할 수 있다.

상기와 같이, 대차(10)를 고정시킨 상태에서 갱외에서 공급되는 저압의 콤프레셔(C)로부터의 에어공급관(P2)과 대차(10)에 구비된 제 2에어공급탱크(T2)에 연결하고, 굴진막장의 후방에 설치된 이동식 로터리 스크류 콤프레셔(C)측의 에어공급관(P1)을 제 1에어공급탱크(T1)의 주입구에 연결 설치한다.

참고로, 상기 갱외에서 에어공급관(P2)을 따라 공급되는 압축공기는 갱내를 굴진하는 통상의 기존장비(착암기) 및 모든 장비에 이용될 수 있도록 대부분 굴진작업장 위치까지 진입되도록 설치되어 있음이 그 통례이다.

상기와 같은 상태에서 작업자는 대차(10)의 일측 즉, 콘트롤레버(L)가 위치하는 측면 운전석에 설치된 안전발판(12)에 올라서서 햄머드릴(H)을 굴진막장면에 밀착시켜주기 전에 제 2에어공급탱크(T2)로부터 받은 저압(4∼5kg/Cm²)의 공기압을 콘트롤레버(L)로 조절하여 공압실린더(60)의 로드를 작동으로 상승시켜 주고, 로드의 작동에 따라 대차(10)상의 회절링크(50)는 연계동작으로 절첩된 상태에서 그 각도가 좁혀지는 형태로 회절되면서 천공수단(70)이 설치된 제 2가이드레일(40)을 상승시켜 준다.

상기 회절링크(50)의 일단은 제 1가이드레일(20), 제 2가이드레일(40) 상에 힌지 결합되고, 타단은 로울러(R)가 취부되어 있어 상호 상기 제 1가이드레일(20), 제 2가이드레일(40)에서 구름동작으로 가이드 된다.

상기와 같은 회절링크(50)의 동작에 있어, 제 2가이드레일(40)의 상승은 대차(10)상의 전후측 바닥에 고정 설치된 상하조절부재(30)의 조절봉(31)과 연결되어 있어, 이때 제 2가이드레일(40)은 조절봉(31)과 함께 상승되며, 이때 천공위치까지 상승된 상태 즉, 조절봉(31)은 하우징에 형성된 관통공을 통해 조절봉(31)에 일정간격으로 형성된 고정공(32)과 일치된 상태에서 작업자는 고정핀(도면에서 생략함)을 상기 고정공(32)에 꽂아 상승된 제 2가이드레일(40)이 승하강되지 않도록 고정시켜 준다.

상기와 같이 상하조절부재(30)의 고정은 천공기의 천공작업시 진동에 의한 충격으로 제 2가이드레일(40)의 승하강을 방지하여 정확한 천공을 하기 위함이다.

상기 조절봉(31)에 형성된 고정공(32)은 300mm정도의 간격을 갖도록 하여 무장약공(90mm)을 자유면으로 이용하는 발파의 효과를 극대화시킬 수 있는 것으로, 햄머드릴(H)의 적정위치에서의 천공을 할 수 있도록 한 것이다.

즉, 햄머드릴(H)에 의해 무장약공의 간격은 그 직경(90mm)의 중심상에서 상호 300mm를 유지시켜 천공시키는 것이 발파작업에서의 굴진 진행길이를 증대시키는 유리한 조건을 갖는다.

상기와 같이 제 2가이드레일(40)이 완전 고정된 상태에서는 상기 콘트롤 레버(L)를 제어하여 공압실린더(60)의 동작을 해제시켜 준다.

상기와 같은 조작이 완료된 상태에서 상기 콘트롤 레버(L)와 근접 설치된 또 하나의 콘트롤 레버(L)를 조작하여 제 2가이드레일(40)상의 지지대(71)에 설치된 추진모터(76)를 구동시켜 주는데, 상기 추진모터(76)는 초기 햄머드릴(H)을 굴진하고자 하는 갱내의 굴진막장면에 전진/밀착되게 위치시키거나, 천공되는 상태에서 천공길이 만큼 햄머드릴(H)을 진입시키기 위한 구동원이다.

저압의 공기압에 의해 작동되는 추진모터(76)는 저면측에 구비되어 회전구동되는 기어(G)가 지지대(71)의 길이방향 내측면에 설치된 랙(72)에 맞물려져 구동되면서 추진모터(76)측에 설치된 이송대(73)를 타고 전진시켜 준다.

상기 이송대(73)에는 회전모터(74)와 추진모터(76)는 전후진이 가능하도록 설치된 상태로, 상기 콘트롤 레버(L)의 제어에 따라 추진모터(76)측의 전진을 제어함과 동시에 회전모터(74)를 구동시켜 준다(도 6참조).

상기 회전모터(74)는 회전모터(74)측의 플러싱헤드(75)를 통해 로드어댑터(77) 측과 연결 설치된 드릴로드(D) 및 햄머드릴(H)을 저속으로 회전 구동시켜 주는 역할을 한다.

상기 공압실린더(60), 추진모터(76) 및 회전모터(74)의 회전 및 전후진 구동은 에어공급라인 상에 개별적으로 각각 설치된 스피드 콘트롤러(S)를 통해 그 속도를 작업자가 직접 제어할 수 있다.

또한, 상기 추진모터(76)와 회전모터(74)를 구동시키기 위해 저압의 공기압이 통과되는 에어공급라인 상에는 윤활공급탱크(T3)가 설치되어 있어, 추진모터(76), 회전모터(74)의 구동원인 에어공급과 동시에 윤활유의 공급으로 모터의 구동을 원활하게 한다.

상기 회전모터(74), 추진모터(76)에 받는 공기압은 6.5m³/min으로, 압력은 4∼5kg/㎠으로 동작된다.

상기와 같이 공압실린더(60), 회전모터(74)의 회전과 추진모터(76)의 전진동작은 1인의 작업자에 의해 조작이 가능하며, 다음은 상기와 조작에 따른 햄머드릴(H)의 구동에 의한 동작을 설명하기로 한다.

상기 햄머드릴(H)의 회전과 추진모터(76)의 전진동작이 이루어짐에 있어, 대차(10)상에 설치된 제 1에어공급탱크(T1)측으로 연결 설치된 에어공급라인(A1)을 따라 고압의 공기압은 상기 회전모터(74) 측에 설치된 플러싱헤드(75)에 공급되며, 공급된 고압의 압축공기(9.5∼11kg/Cm²)는 햄머드릴(H)의 내부에 마련된 햄머를 타격시켜 준다.

이때 햄머드릴(H)의 선단에 설치된 통상의 버턴 비트는 암석을 타격하고, 압축공기의 공급에 의해 연속 반복적으로 타격되는 반발력에 의해 내부측 햄머를 수평으로 동작되어 타격시켜 준다.

상기와 같은 타격시 필요로 하는 압축공기의 압력은 9.5∼11kg/㎠이고, 자유공기량은 6.3m³/min정도의 고압공기로 동작된다.

한편, 상기 플러싱헤드(75)를 통해 통과되는 고압의 공기와 물, 햄머드릴용 기름은 에어공급라인(A1)과 연결 설치된 물공급탱크(T4)측 공급라인과 고압공기 및 햄머드릴용 탱크(T5)로 분기되어 분사구(80)를 통해서 분사된 물과 혼합되어 플러싱헤드(75)의 로드어댑터(77)에 연결 설치된 드릴로드(D)의 내경을 통해 햄머드릴(H)을 작동시키고, 햄머드릴(H) 선단에 설치되어 있는 버턴비트의 상하 반복작용 후 햄머드릴(H)의 선단 버턴비트측에 근접 형성된 배출구를 통해 배출된다.

상기 분사구(80)의 내부는 벤츄리관을 적용한 것으로서, 먼저, 에어공급라인(A1)상에 설치된 윤활공급탱크(T5)의 윤활유를 포함하는 고압의 압축공기가 지나면서 물과 함께 스프레이형식으로 에어공급라인(A1)을 통과하여 플러싱헤드(75)측으로 유입된다.

여기서 에어공급라인(A1) 상에는 암석의 천공시 발생되는 분진의 외부확산을 방지하면서 버턴비트를 냉각시켜 줌은 물론, 버턴비트에 의해 파쇄된 암분을 외부로 배출시키기 위한 물의 공급과 더불어 햄머드릴(H)의 원활한 동작을 위한 기름 등을 포함시켜 통과할 수 있어, 구동원의 원활한 작동에 따른 암석 파쇄물의 용이한 배출을 기할 수 있게 된다.

배출되는 고압의 물과 공기압은 상기 햄머드릴(H)의 버턴비트에 의해 파쇄된 암석물을 원활하게 배출시킴과 동시에 암석의 파쇄시 발생되는 암석 먼지가 갱도상의 밀폐된 공간으로 확산되는 것을 방지할 수 있게 되어 먼지발생으로 인한 작업 중 작업자의 폐질환(직업병)발생을 예방할 수 있다.

또한, 상기와 같은 분진발생의 억제는 굴진작업에서 문제시되는 암분의 확산에 따른 시계상태를 양호하게 확보할 수 있는 것으로, 이는 곧 작업능률 향상 및 작업자에게 안전을 기할 수 있다.

상기 고압의 공기압과 더불어 배출되는 암석 파쇄물은 햄머드릴(H)의 선단에 취부된 버턴비트면으로 배출되는데 이때의 배출은 드릴로드(D)가 통상 햄머드릴(H) 즉, 버턴 비트부위의 직경보다 70∼80%의 직경으로 설정되어 있어, 버턴비트측으로부터 파쇄되어 배출되는 암석 파쇄물은 상기와 같은 직경차이에 따른 간극사이로 배출이 원활하게 이루어진다.

상기와 같이 암석을 천공해 나가는 햄머드릴(H)은 드릴로드(D)의 연속적인 연결에 의해 그 천공의 길이를 더할 수 있는데, 그 천공의 길이는 드릴로드(D)의 연장으로 수평 천공깊이는 50M이상도 가능하나, 정확한 천공간격(300mm) 유지 및 천공성능을 위해 공당 20M까지만 2개의 공을 천공하기로 한다.

상기한 수평식 대구경 장공 천공기는 장약공(발파공)이 아닌 대구경을 갖는 무장약공(90mm)을 천공하여 새로운 자유면을 형성시킬 수 있다. 이는 수지식 착암기를 이용하는 종래의 다수 심발공 형성에 따른 발파진행길이(1M)의 한정적인 길이에 비하면, 본 발명은 대구경인 무장약공을 새롭게 형성된 자유면으로 이용하여 발파할 수 있게 되어 장약공 천공을 수평으로 3M까지 천공발파가 가능하여 암석층으로 이루어진 터널의 굴진능률을 기존에 비해 3배 이상의 작업능률을 기할 수 있게 된다.

좀더 구체적으로는 천공의 형성은 수평식으로 굴진막장면을 굴진해 나가는 방향으로 그 발파성을 갖는데 비하여, 기존의 장약공은 굴진막장면에 대하여 경사지는 부채꼴 형상(심발공 발파공법)으로 형성시켜 발파를 함으로써, 실제적으로 장약 설치에 따라 발파되는 굴진 길이는 수평식과 경사진 형태에서 차이가 현저히 나타날 수 있음을 짐작할 수 있다.

따라서, 발파효율을 위해 수평식으로 형성되는 대구경의 장공은 암석층으로 이루어진 갱의 터널을 효과적으로 굴진시킬 수 있게 된다.

이상에서와 같이, 본 발명은 지열이 높은 갱내에서 이동가능토록 구비되는 대차상에 갱내의 굴진막장(작업장)면을 천공과 동시에 천공시 파쇄되는 암석의 배출을 용이하게 할 수 있는 천공수단 및 고/저압의 에어공급탱크, 물공급탱크 등을 설치하고, 에어공급라인으로 각 천공수단의 회전모터 추진모터를 구동시키면서 수평방향으로 장공을 천공할 수 있음은 물론, 장공의 위치를 일정높이에 위치시켜 천공할 수 있도록 하고, 공급되는 에어, 물 그 외 기름 또는 냉각수의 공급으로 인해 햄머드릴의 원활한 구동을 요하면서 갱내에서의 천공작업시 발생되는 암석먼지를 억제하여 작업자의 폐질환을 방지할 뿐만 아니라 종래의 심발발파 보다 굴진진행장이 3배 이상의 작업능률을 향상시킬 수 있으며, 굴진 진행속도을 증진시키는 효과가 있다.

Claims

갱내의 진입로에서부터마련되는 레일 상에 이동 가능하게 설치되는 대차(10)와;

대차(10)의 상면 길이방향에 대해 폭 방향으로 소정간격을 두고 고정 설치되는 제 1가이드레일(20)과;

제 1가이드레일(20)의 전후 측 소정위치에 고정 설치되는 상하조절부재(30)와;

상하조절부재(30)의 상측에 연결 고정 설치되는 제 2가이드레일(40)과;

제 1가이드레일(20) 및 제 2가이드레일(40)의 양측에 교차되게 설치되어 상하 절첩 가능한 회절링크(50)와;

상기 회절링크(50)상의 소정위치에 작동로드가 연결 설치되고 대차(10)상에 일단이 회동 가능하게 설치되어 제 2가이드레일(40)을 승하강시키는 공압실린더(60)와;

제 2가이드레일(40) 상에 수평으로 이동 가능하게 설치되어 갱내의 굴진막장(작업장)면을 천공시키기 위해 제 2가이드레일(40) 상에 설치되어 햄머드릴(H) 및 이를 연결하는 중공형 드릴로드(D)를 연결 설치하기 위한 지지대(71)와,

상기 지지대(71) 사이의 제 2가이드레일(40) 상에 고정 설치되는 랙(72)과,

상기 랙(72)에 치합되어 수평으로 전후 이송되는 이송대(73)와,

이송대(73)상에 고정 설치되어 상기 드릴로드(D)를 회전시키는 회전모터(74)와,

회전모터(74)의 스핀들에 연결 설치되어 드릴로드(D)를 연결 고정하기 위한 플러싱헤드(75)와,

회전모터(74)의 일측에 설치되어 이송대(73)를 랙(72)상에서 수평으로 구동시키기 위한 추진모터(76)로 이루어진 천공수단(70)과;

일측에 설치된 에어주입구로부터 연결 구비되는 이동식 로터리 스크류 콤프레셔(C)에서 공급받는 고압의 공기압을 상기 햄머드릴(H)에 공급시켜 타격 및 파쇄물을 배출시키기 위한 제 1에어공급탱크(T1)와;

일측에 설치된 에어주입구로부터 연결 설치되며 갱외에서 공급되는 압축공기를 공급받아 상기 공압실린더(60)와 천공수단(70)의 회전모터 및 추진모터를 구동시키기 위한 제 2에어공급탱크(T2)와;

제 2에어공급탱크(T2) 에어공급라인(A2) 상에 설치되어 회전모터(74)와 추진모터(76)에 윤활유를 공급시키기 위한 윤활공급탱크(T3)와;

상기 제 1에어공급탱크(T1)의 에어공급라인(A1) 상에 설치되어 고압의 물을 분사시키기 위한 물공급탱크(T4)와;

햄머드릴(H)의 원활한 작동을 위해 상기 에어공급라인(A1)상의 소정위치에 설치되어 윤활유를 공급하는 윤활공급탱크(T5)와;

제 2에어공급탱크(T2)의 에어공급라인(A2) 상에 설치되어 에어공급을 제어하는 콘트롤 레버(L)로 구성된 것을 특징으로 하는 수평식 대구경 장공 천공기.
제 1항에 있어서, 상하조절부재(30)는 사각형체의 하우징 내에 상하로 안내될 수 있는 수직조절봉(31)을 구비하되, 수직조절봉(31)의 소정위치에 상기 제 2가이드레일(40)을 소정위치에서 고정할 수 있는 고정공(32)이 소정간격으로 배열 형성된 것을 특징으로 하는 수평식 대구경 장공 천공기.
제 2항에 있어서, 상기 고정공(32)의 간격은 300mm로 형성한 것을 특징으로 하는 수평식 대구경 장공 천공기.
제 1항에 있어서, 교차되게 설치되는 회절링크(50)는 제 1가이드레일(20) 및 제 2가이드레일(40) 상에서 자유단으로 일단에 로울러(R)가 설치되어 가이드레일 상에서 구름 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 수평식 대구경 장공 천공기.
제 1항에 있어서, 햄머드릴(H) 및 드릴로드(D)는 중공형태로 형성된 것을 특징으로 하는 수평식 대구경 장공 천공기.
제 1항에 있어서, 플러싱헤드(75)는 공기, 물을 포함하는 윤활유를 공급시키기 위한 에어공급라인(A1)과 연결 설치되되, 회전모터(74)측의 스핀들에 마련된 플랜지에 일치되어 연결될 수 있는 플랜지를 갖고, 일측에는 로드어댑터(77)와 나사 체결되어 결합되기 위한 수나사(75a)가 형성되며, 소정위치에는 내측과 연통되는 통공(75b)이 하나 이상 형성된 연결구(75-1)와, 이 연결구(75-1)의 축이 관통 설치되어 고압의 압축공기를 상기 연결구(75-1)의 통공(75b)측에 토출시킬 수 있도록 일측에 공기주입구(75c)가 형성되고, 내경측에는 유입되는 압축공기를 분산시켜 상기 통공(75b)측으로 공급시키기 위한 토출관(75-3)이 양측에 구비되는 패킹(75-4)과 함께 압입 설치된 하우징(75-2)으로 구성된 것을 특징으로 하는 수평식 대구경 장공 천공기.
제 1항에 있어서, 에어공급라인과 연결 설치되는 물공급탱크(T4)상에 설치되어 스프레이형식으로 고압 분사시키는 분사구(80)가 설치된 것을 특징으로 하는 수평식 대구경 장공 천공기.
제 7항에 있어서, 상기 분사구(80)는 내부에 유통되는 공기압에 따라 물공급탱크(T4)로부터 물을 소정량 펌핑하여 혼합 토출시킬수 있는 벤츄리관이 내장 설치된 것을 특징으로 하는 수평식 대구경 장공 천공기.
제 1항에 있어서, 콘트롤 레버(L)가 설치되는 에어공급라인(A2)상에는 압축공기의 토출압을 조정하기 위한 스피드 콘트롤러(S)가 부착된 것을 특징으로 하는 수평식 대구경 장공 천공기.
제 1항에 있어서, 대차(10)의 전후 양측에 길이조절 가능하게 설치되어 소정위치에서 대차(10)를 지면에 지지할 수 있도록 중앙 소정위치에 텀버클(11a)이 구비된 지지구(11)가 구비된 것을 특징으로 하는 수평식 대구경 장공 천공기.
제 1항에 있어서, 대차(10)의 길이방향 측면에 절첩 가능하면서 작업자가 올라설 수 있는 안전발판(12)이 구비된 것을 특징으로 하는 수평식 대구경 장공 천공기.