KR20040000835A - 미 진동 및 비산 제어를 위한 발파체 유닛의 조합방식 - Google Patents

Abstract

본 발명은 테르밋(Thermite) 반응을 이용하는 발파체 유닛의 조합방식에 관한 것으로서, 파쇄하고자 하는 암반에 홀을 천공하여 발파체를 지입함에 있어서, 테르밋제, 테르밋제 및 반응속도증강제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 테르밋제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질과 테르밋제의 유닛조합 중에서 선택된 어느 하나의 조합과, 상기 유닛조합 중에서 선택된 어느 하나의 유닛조합에 전색제를 추가하여 얻어지는 미 진동 및 비산 제어를 위한 발파체 유닛의 조합방식을 제공한다.

본 발명에 의하면 발파체를 테르밋제, 반응속도증강제, 전해유체물질 등을 시공하고자 하는 현장의 주위여건에 따라 적절하게 선택하여 적용할 수 있게 함으로서 진동과 소음을 저감시키고, 폭풍압 및 비산을 확실하게 예방할 수 있는 장점을 갖게 된다.

Description

미 진동 및 비산 제어를 위한 발파체 유닛의 조합방식{Combinative method of blasting unit for slight-vibration and control of scatter}

본 발명은 테르밋(Thermite) 반응을 이용하는 발파체 유닛의 조합방식에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 순간적인 테르밋반응으로 인해 가스의 발생이 극히 미비하면서도 고온의 발열에너지 이용이 가능한 테르밋제를 반응속도증강제 및 전해유체물질과 적절하게 조합하여 발파체를 구성함으로서 지반진동과 소음을 저감시키고, 폭풍압 및 비산을 억제할 수 있는 미 진동 및 비산 제어를 위한 발파체 유닛의 조합방식에 관한 것이다.

인구의 도시집중화는 필연적으로 대규모의 주택 및 도로, 공장부지의 확보라는 도시의 팽창 및 재개발을 요구하게 되며 이에 따른 도시의 팽창 및 재개발을 위해서는 대규모의 토목공사를 필요로 하게 된다.

이러한 토목공사를 하기 위해서는 지하에 존재하는 거대한 암반층 제거가 선결과제이므로 이를 가장 간단하게 제거할 수 있는 방법으로 종종 사용되는 방식이 화약을 이용하는 것이다.

도 1은 종래 화약을 이용하여 지면 저부에 있는 암반을 파쇄하기 위한 장치가 설치된 상태를 보여준다.

먼저, 파쇄하고자 하는 지면에 드릴 등을 이용하여 천공하여 홀(1)을 형성한 다음에 화약(2)과, 상기 화약을 기폭 시키는 기폭제(3)를 장착하고 전선(6)의 일단을 상기 기폭제(3)에 연결하고 상기 전선(6)의 타단을 상기 기폭제(3)를 작동시킬기폭장치(8)에 연결한다.

장치간의 연결이 완료되면 상기 홀(1)은 전색제(4)로 밀폐시킨 후에 암반을 파쇄시키게 되는 것이다.

그러나 상기와 같이 발파체로서 화약을 사용하는 방식은 비록 화약이 구입이 수월하고, 운용이 편리한 장점을 가지고 있다 하더라도 화약의 발파시에는 격심한 지반의 진동과 소음, 그리고 폭풍압을 유발시켜 도심과 같이 건물 등의 구조물이 밀집한 지역에서는 사용할 수 없는 한계를 지니고 있었다.

그리고 시공현장이 지하일 경우에는 이러한 문제점은 더욱 심각하게 대두되었다.

화약이 지니는 이러한 단점을 보완하기 위해서 여러 가지 제어발파 공법이 제안되고 있으나, 도시화와 더불어 도심에 집중되어 생활하는 시민들의 환경여건에 적절하게 부합되지 못하거나 또는 시공에 있어 실제적 문제인 시공성 및 경제성 등에 난점을 드러내는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 종래 화약이 가지는 지반의 진동과 소음, 폭풍압 등과 같이 환경에 친화적이지 못한 단점들의 해결을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 무진동 공법에서의 문제점인 시공성 및 경제성의 저하를 극복함에 있다.

도 1은 종래 화약을 이용한 암반파쇄시의 장치 설치도.

도 2는 본 발명에 따른 발파체의 각 유닛조합이 천공된 홀에 지입된 상태를 보여주는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 용기를 나타내는 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 화약 3 : 기폭제

6 : 전선 8 : 기폭장치

10 : 테르밋제 20 : 반응속도증강제

30 : 전해유체물질 40 : 고착제

50 : 전색제 60 : 용기 뚜껑

70 : 용기 몸체 80 : 지지봉

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 파쇄하고자 하는 암반에 홀을 천공하여 발파체를 지입함에 있어서, 테르밋제, 테르밋제 및 반응속도증강제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 테르밋제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질과 테르밋제의 유닛조합 중에서 선택된 어느 하나의 조합과, 상기 유닛조합 중에서 선택된 어느 하나의 유닛조합에 전색제를 추가하여 얻어지는 미 진동 및 비산 제어를 위한 발파체 유닛의 조합방식을 제공한다.

상기 테르밋제, 테르밋제와 반응속도증강제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 테르밋제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질과 테르밋제의 유닛조합 중에서 선택되어 지는 어느 하나의 조합에는 상기 조합과 상기 전색제 사이에 고착제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 선택되는 유닛조합은 테르밋제 및 반응속도증강제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 테르밋제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질과 테르밋제 중에서 선택되는 어느 하나의 동일한 유닛 조합의 복수 개 또는 서로 다른 유닛조합의 복수 개인 것을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 테르밋제, 반응속도증강제, 전해유체물질, 고착제는 밀봉 가능한 용기에 넣어서 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고착제를 수용하는 용기는 내부에 지지봉을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 발파체의 유닛 조합을 이루는 물질들을 크게 대별하면 발파체를 이루는 암반파쇄물질(이하 발파체라고 칭한다)과, 상기 발파체를 천공된 홀에 넣고 이를 밀폐하는 밀폐물질로 나눌 수 있는데 테르밋제(10), 반응속도증강제(20), 전해유체물질(30)은 발파체에, 그리고 고착제(40), 전색제(50)는 밀폐물질에 해당된다.

발파체를 구성하는 물질로서 먼저, 순간적인 테르밋반응으로 인해 가스의 발생이 극히 미비하면서도 고온의 발열에너지 이용이 가능한 상기 테르밋제(10)는 금속산화물인 산화구리(CuO), 산화철(FeO), 삼산화이철(Fe₂O₃), 이산화망간(MnO₂) 등을 알칼리금속, 알칼리토금속, 알루미늄(Al) 중에서 선택된 하나 또는 복수 개와 혼합한 것을 이용한다.

상기 테르밋제(10)를 제조함에 있어, 알루미늄(Al)과 산화구리(CuO)를 혼합하는 경우의 몰량비는 2 : 3, 그리고 질량비는 대략 1 : 4.4가 최적의 반응비이나 이는 알루미늄(Al)과 산화구리(Cuo)를 사용하는 경우에 한정된 것에 불과하며 철(Fe), 망간(Mn) 등기타 다른 금속을 사용하는 경우에는 화학당량에 맞추어서 몰량 또는 질량비가 결정됨은 물론이다.

상기 반응속도증강제(20)는 반응 유닛간의 순폭을 유도하고 반응속도를 증가시킴으로서 밀폐된 공간에서의 완전반응을 유발하여 파암력을 높여주는 작용을 하는데, 이에는 이산화규소(SiO₂), 삼산화이알루미늄(Al₂O₃), 삼산화이철(Fe₂O₃), 산화칼슘(CaO)등과 같은 저 비중, 초경량의 미소 입자를 주성분으로 하여 발열량이 높은 알루미늄(Al) 분말을 혼합한 것을 이용한다.

상기 전해유체물질(30)은 뛰어난 소음감소 및 전색효과를 가지며 또한 불완전 반응시 발생되는 화염으로 인한 유폭현상을 방지하는 작용을 하는데, 이에는 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 할로겐화합물, 산소산염 등과 염화나트륨(NaCl)을 물에 용해한 용액이 주로 이용된다.

또한, 상기 전해유체물질(30)은 연소반응 등으로 인한 공발현상을 억제함으로서 전체적인 반응력을 증대시키는 역할도 동시에 수행하게 된다.

한편, 밀폐물질로 사용되는 상기 고착제(40)는 암반의 천공에 있어서 발생 가능한 암반의 절리, 층리, 지하수 유출 등 주위환경의 변화에 대응하며, 소음 및 비산의 제어를 위한 것인데 점토, 시멘트, 급결제, 석고 등을 시공현장에 맞추어 적절하게 배합한 이후에 물을 흡수시켜 사용하는 것이 바람직하다.

상기 전색제(50)는 모래, 잔 자갈, 및 암석조각 등으로 이루어지며, 상기 고착제(40)가 천공에 지입된 상기 발파체의 상부를 완전하게 밀폐하면 다시 한 번 그 상부를 밀폐함으로서 천공된 홀을 보다 완전하게 밀봉하는 역할을 수행한다.

상기와 같은 발파체 중에서 선택되어 지는 바람직한 유닛과 밀폐물질의 유닛 조합이 도 1에 도시되어 있다.

a, c, e, g, i의 유닛조합은 상기 유닛조합들이 수직 천공될 홀에 지입되는경우에는 도심지역의 택지 조성 및 구조물 터파기 등에, 그리고 상기 유닛조합들이 수평 천공된 홀에 지입되는 경우에는 주로 터널 외곽공 및 연암파쇄 등과 같이 미 진동이 요구되는 현장에서 현장의 주위여건에 따라 적절하게 선택하여 시공될 수 있는 조합이다.

한편, b, d, f, h, j는 상기 a, c, e, g, i의 유닛조합에 고착제(40)를 더욱 부가한 유닛조합들로서 특히 진동, 소음 및 비산이 우려되는 시공현장에서 적절하게 선택 가능한 조합들에 해당된다.

상기 도 1에 도시된 유닛 조합은 단일의 유닛 조합에 관한 것이나 본 발명은 이에 한정되지 않고 시공현장의 여건에 따라 유닛 조합의 동일한 복수 또는 각 유닛 조합의 상호 복수에 의한 조합으로서 지입 될 수 있음은 물론이다.

또한, 도 1은 수직으로 천공된 홀에 지입되는 유닛조합에 대해서만 도시하고 있으나 본 발명에 따른 유닛조합의 지입은 이에 한정되지 않고 수평으로 천공될 홀에도 동일한 유닛조합이 지입 될 수 있음도 자명하다.

상기 도 1에 도시된 각 유닛 조합을 이루는 성분들의 중량%는 주재료로 분류할 수 있는 테르밋제(10) 중량%를 50 - 90, 그리고 부재료로 분류할 수 있는 각 유닛 조합을 이루는 나머지 성분들이 10 - 50 중량% 범위 내에서 시공현장의 상황에 맞추어 적절하게 조절하여 적용될 수 있다.

천공된 구멍에 선택된 유닛 조합에 따라 지입되는 물질을 수용하기 위한 용기는 도 2에 도시되어 있다.

도 2를 참조하여 그 기본적인 구성을 살펴보면, 도 2의 a 와 같이 내부에 상기 물질들을 수용할 수 있는 용기 몸체(70)와, 상기 용기 몸체(70)를 밀봉할 수 있는 용기 뚜껑(60)으로 이루어지는데, 상기 물질들 중에서 고착제는 안정적인 수용을 위해서 도 1의 b 와 같이 내부에 지지봉(80)을 형성할 수 있으며, 용기의 전체적인 형상은 암반에 천공에 따라 변할 수 있으므로 도시된 원통형상에만 한정되지는 않는다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 발파체의 작동은 다음과 같다.

발파를 위해 선택된 유닛조합은 천공된 홀에 상기 각 유닛조합을 이루는 발파체 및 고착제를 수용하여 선택된 유닛조합의 순서대로 지입하게 되는데, 상기 유닛 조합의 테르밋제(10)에 연결선(미도시)을 이용하여 연결한다.

상기 선택된 유닛조합의 기폭을 위한 기폭방식은 기폭제(미도시)를 테르밋제(10)에 장착하는 위치에 따라서 상기 기폭제가 상단에 위치한 정기폭, 중간에 위치한 중기폭, 하단에 위치한 역기폭, 그리고 상단 및 하단 모두에 위치한 양방향기폭, 복수 개가 여러 곳에 위치한 다단기폭으로 나눌 수 있는데, 본 발명은 어느 하나의 기폭방식에 한정되지 않고 시공현장과 주위여건에 따라 다양하게 변화될 수 있다.

또한, 상기 기폭장치는 전기에너지를 이용하는 전기식 아크 및 화학에너지를 이용하는 비전기식인 도화선, 도폭선 등의 다양한 방법 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 이러한 기폭장치는 관련업계에 현재 널리 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

연결선이 연결되면 상기 천공된 구멍을 전색제(50)로서 전색하고 상기 천공된 홀 내부에 지입된 유닛 조합을 미리 선정된 기폭장치로서 암반을 파쇄하게 되는 것이다.

또한, 상기 암반의 파쇄시에는 천공된 구멍에 지입된 발파체를 동시에 파쇄시키는 방식인 제발파쇄와, 시간을 두고 순차적으로 파쇄시키는 지발파쇄방식 중에서 선택할 수 있는데, 본 발명은 어느 하나에 한정되지 않고 시공현장의 주위여건과 시험파쇄에 의한 결과를 분석한 자료를 근거하여 가장 적절한 방식을 선택할 수 있음은 물론이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 한정하여 상술하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 속함은 당업자에 자명하다 할 것이다.

상기와 같이 본 발명은 종래와 달리 발파체를 테르밋제, 반응속도증강제, 전해유체물질 등을 시공하고자 하는 현장의 주위여건에 따라 적절하게 선택하여 적용할 수 있게 함으로서 진동과 소음을 저감시키고, 폭풍압 및 비산을 확실하게 예방할 수 있는 장점을 갖게 된다.

또한, 본 발명에 의한 유닛조합에서는 여분의 비산, 폭풍압 등을 부차적으로 예방할 수 있도록 고착제를 더욱 포함함으로서 보다 안전하며 환경 친화적인 암반파쇄가 가능하게 해주는 이점이 있다.

더욱이 본 발명은 단일한 유닛 조합에 한정되지 않고 여러 다양한 유닛 조합의 복수 개를 함께 운용할 수 있게 함으로서 실제 시공현장에서 채택할 수 있는 선택의 폭을 넓혀 운용의 다변화를 가능하게 해준다.

Claims (6)

1. 파쇄하고자 하는 암반에 홀을 천공하여 발파체를 지입함에 있어서,

   테르밋제, 테르밋제 및 반응속도증강제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 테르밋제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질과 테르밋제의 유닛조합 중에서 선택된 어느 하나의 조합과;

   상기 유닛조합 중에서 선택된 어느 하나의 유닛조합에 전색제

   를 추가하여 얻어지는 미 진동 및 비산 제어를 위한 발파체 유닛의 조합방식.
2. 제1항에 있어서,

   상기 테르밋제, 테르밋제와 반응속도증강제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 테르밋제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질과 테르밋제의 유닛조합 중에서 선택되어 지는 어느 하나의 조합에는 상기 조합과 상기 전색제 사이에 고착제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 미 진동 및 비산 제어를 위한 발파체 유닛의 조합방식.
3. 제1항에 있어서,

   상기 선택되는 유닛조합은 테르밋제 및 반응속도증강제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 테르밋제, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질, 테르밋제와 반응속도증강제 및 전해유체물질과 테르밋제 중에서 선택되는 어느 하나의 동일한 유닛 조합의 복수 개 또는 서로 다른 유닛조합의 복수 개인 것을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 미 진동 및 비산 제어를 위한 발파체 유닛의 조합방식.
4. 제1항 내지 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 테르밋제, 반응속도증강제, 전해유체물질, 고착제는 밀봉 가능한 용기에 넣어서 사용하는 것을 특징으로 하는 미 진동 및 비산 제어를 위한 발파체 유닛의 조합방식.
5. 제4항 에 있어서,

   상기 고착제를 수용하는 용기는 내부에 지지봉을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 미 진동 및 비산 제어를 위한 발파체 유닛의 조합방식.
6. 제1항 내지 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 각각의 유닛 조합을 이루는 구성요소에서 테르밋제 함량은 50 - 90 중량%, 그리고 상기 각각의 유닛 조합에서의 나머지 구성요소인 반응속도증강제와, 전해유체물질, 고착제는 각각의 유닛조합에서 10 - 50 중량%인 것을 특징으로 하는 미 진동 및 비산 제어를 위한 발파체 유닛의 조합방식.