KR20050029015A

KR20050029015A - 터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법

Info

Publication number: KR20050029015A
Application number: KR1020030065028A
Authority: KR
Inventors: 정동호; 김선홍
Original assignee: 정동호; 김선홍
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-03-24
Also published as: KR100554944B1

Abstract

본 발명은 터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널 발파시 굴착 선공부의 여굴을 최소화하고, 발파 진동과 소음을 최소화할 수 있도록 한 터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 터널의 발파 방법에 있어서, 상기 터널의 굴착 예정선의 하부 소정 위치에 일정한 천공 각도로 소정 깊이의 제1 발파공을 상기 굴착 예정선을 따라 다수개 형성하는 단계와; 상기 제1 발파공과 굴착 예정선 사이에 일정한 천공 각도로 상기 제1 발파공의 깊이보다 작은 소정 깊이의 제2 발파공을 상기 굴착 예정선을 따라 다수개 형성하는 단계와; 상기 제2 발파공의 양측에 원주 방향으로 서로 대칭되게 노치부를 형성하는 단계와; 상기 제1 발파공내에 일정 깊이 만큼 폭약을 장전하는 단계와; 상기 제2 발파공의 내부에 일정 깊이 만큼 폭약을 장전하는 단계와; 상기 제1, 제2 발파공 내부의 폭약을 발파시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법{A method for reducing over-break to the minimum }

잘 알려진 바와 같이, 터널 등의 발파 방법의 주 목적은 터널단면을 매끄럽게 형성시킬 뿐만 아니라 발파진동의 영향을 최소화시켜 터널의 굴착 예정선 암반의 손상을 최소화시키는 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 종래 기술로 라인드릴링(line drilling), 큐션블라스팅(cushion blasting), 스므스블라스팅(smooth blasting), 프리스프리팅(presplitting)등이 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술 역시 터널 단면의 여굴(over-break)이 심하게 발생되고, 경우에 따라서 폭력이 부족하여 미굴이 발생하는 현상이 나타나고 있다.

이에, 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 2000년 11월 25일자 터널 암굴착 굴착선공부 선균열 발파방법이란 명칭으로 특허 출원(특허출원번호:10-2000-0070650호)하여 특허를 받은 바 있다.

상기와 같은 본 출원인의 선행 기술은 도 1에 도시된 바와 같이, 노치(11)를 갖는 발파공(10)을 터널의 외주부에 굴착선공부(20)가 형성되도록 다수의 발파공(10)을 소정 각도 경사지게 형성시켜 배열된 뇌관을 발파시켜 터널형 선균열을 발생시키는 단계와, 상기 터널의 선균열 발생후 터널의 중앙에 배열된 뇌관을 심발공부(24)에서 발파하는 단계와, 상기 심발공부(24)의 발파에 이어 굴착선공부(20)와 심발공부(24)의 사이에 형성되도록 뇌관이 배열된 확대공부(26)를 발파하는 단계와, 굴착선공부(20)내에 연이어 배열된 바닥공부(28)를 시차를 두고 발파하는 단계로 이루어진다.

그리고, 상기 굴착선공부(20)의 발파공(10)을 2~4개씩 묶어 동시에 기폭시키는 단계로 이루어진다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 발파공(10)은 터널이 형성되기 정면벽(1)에서 터널의 굴착 예정선(L)에서 h(mm) 하부에 대략 소정 깊이(d), 소정 각도(α)로 천공 배열하였고, 이 발파공(10)의 내부 전체에 폭약(11)이 장전되어 있기 때문에 도 2에 도시된 바와 같이, M 영역까지 더 굴착되거나 심한 경우에는 굴착 예정선(L)을 초과하여 N 영역까지 더 굴착되는 여굴현상이 발생되는 문제점이 있었다.

둘째, 상기 기술은 발파공(10)을 도 2에 도시된 바와 같이 소정 각도(α)로 굴착선공부(20)를 따라 도 3에 도시된 바와 같이 다수개 배열하여 천공하였기 때문에발파 진동 및 소음 등이 심한 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 터널 발파시 굴착 선공부의 여굴을 최소화하고, 발파 진동과 소음을 최소화할 수 있도록 한 터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 의한 터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 본 발명의 터널 형성 방법은 본 출원인이 종래 기술로 제시한 터널 형성 방법중 굴착선공부에 대한 발명임을 밝혀두며, 그 이후 방법은 종래 기술과 동일함을 밝혀둔다.

도 4는 본 발명에 의한 터널 굴착시 발파되는 영역을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 의한 발파공의 천공 상태를 나타내는 단면도이며, 도 6은 도 5의 발파공의 일 실시예를 터널의 상부측에서 바라본 상태를 나타낸 도면이며, 도 7은 도 5의 발파공의 다른 실시예를 터널의 상부측에서 바라본 상태를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 실시예를 이용한 장약발파 순서를 나타낸 도면이다.

본 발명은 터널의 발파 방법에 관한 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 터널의 굴착 예정선(L)의 하부(h1(mm)) 소정 위치에 일정한 천공 각도(α1)로 소정 깊이(d1)의 제1 발파공(30)을 굴착선공부(20)의 상기 굴착 예정선(L)을 따라 다수개 형성하는 단계와; 상기 제1 발파공(30)과 굴착 예정선(L) 사이, 즉 굴착 예정선(L)의 하부(h2(mm))일정한 천공 각도(α2)로 상기 제1 발파공(30)의 깊이(d1)보다 작은 소정 깊이(d2)의 제2 발파공(40)을 굴착선공부(20)의 상기 굴착 예정선(L)을 따라 다수개 형성하는 단계와; 상기 제2 발파공(40)의 양측에 원주 방향으로 서로 대칭되게 노치부(41)를 형성하는 단계와; 상기 제1 발파공(30)내에 일정 깊이 만큼 폭약(32)을 장전하는 단계와; 상기 제2 발파공(40)의 내부에 일정 깊이 만큼 폭약(42)을 장전하는 단계와; 상기 제1, 제2 발파공(30)(40) 내부의 폭약(32)(42)을 발파시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제2 발파공(40)의 깊이(d2)는 제1 발파공(30)의 깊이(d1)의 절반이 되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제1 발파공(30)의 내부 깊이(d1)의 절반 만큼 폭약(32)을 장전하고, 상기 제2 발파공(40)의 내부 깊이(d2)의 절반 만큼 폭약(42)을 장전하는 것이 바람직하다.

그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 발파공(40)을 상기 굴착 예정선(L)에 인접하여 두개 형성하고, 상기 제1 발파공(30)을 상기 제2 발파공(40) 사이에 한개 형성한 발파공 군을 이루어, 상기 발파공 군이 일정 간격으로 배열되도록 할 수도 있다.

여기서, 상기 제2 발파공(40)에는 노치부(41)가 형성된다.

다른 한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2 발파공(40)을 상기 굴착 예정선(L)에 인접하여 한개 형성하고, 상기 제2 발파공(40)을 사이에 두고 상기 굴착 예정선(L)으로부터 이격된 위치에 상기 제1 발파공(30)을 두개 형성한 발파공 군을 이루어, 상기 발파공 군이 일정 간격으로 배열되도록 할 수도 있다.

여기서, 상기 제2 발파공(40)에는 노치부(41)가 구비된다.

또 다른 한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 발파공(40)을 상기 굴착 예정선(L)에 인접하여 두개 형성하고, 상기 제1 발파공(30)을 상기 제2 발파공(40) 사이에 한개 형성한 제1 발파공 군과; 상기 제2 발파공(40)을 상기 굴착 예정선(L)에 인접하여 한개 형성하고, 상기 제2 발파공(40)을 가운데 두고 제1 발파공(30)을 상기 굴착 예정선(L)로부터 이격되게 두개 형성한 제2 발파공 군으로 이루어지며, 상기 제1, 제2 발파공 군을 서로 교호로 배열 형성할 수도 있다.

이제까지 설명한 본 발명에서 폭약을 폭파시키는 순서를 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 터널의 굴착선공부(20)는 천정 중앙(①)을 시발점으로 하여, 상기 중앙(①)을 기준으로 하여 대칭되게 좌,우측을 번갈아 ②③④⑤⑥⑦⑧⑨의 순서로 상기 터널의 상부에 하부 방향으로 상기 제1, 제2 발파공(30)(40)내에 장전된 폭약을 발파시킨다.

그리고, 심발공부(24)는 굴착선공부(20)의 MS 뇌관 시점보다 늦은 MS 220~380MS의 시차를 갖는 뇌관으로 발파한다.

다음으로, 확대공부(26)는 MS 뇌관보다 시차가 훨씬 더 늦은 것으로 도 8의 4번에서 20번을 LP(Long Period) 뇌관 400~4500MS 시차를 갖는 뇌관을 사용하여 발파하고, 터널의 바닥부인 바닥공부(28)는 21번에서 25번 LP뇌관 5000~7000MS 시차의 뇌관을 사용하여 발파한다.

한편, 상기 제1 발파공(30)의 천공 각도(α1)는 5(도)~10(도)이며, 상기 제2 발바공(20)의 천공 각도(α2)는 5(도)~10(도)가 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 본 발명의 터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법으로 서해안 고속도로 21공구 영광 2터널에서 시공하여 본 결과를 종래와 비교하여 보면, 천공경, 천공장, 굴진장등의 조건은 비슷하였으며, 설치 조건 중에서 본 발명에서는 단위 천공수 및 단위화약량은 작게 하였다.

이러한 비슷한 조건으로 발파하였을때, 파쇄량을 비교하여 보면 기존 발파시에는 70.86(m³)으로 나왔고, 본 발명의 파쇄량은 73.81(m³)로 좀더 높게 나온 특징이 있다.

또한, 평균 여굴은 기존 발파에서는 0.457m로 나왔고, 본 발명에서는 0.148m로 훨씬 적게 나타났으며, 진동치 또한, 기존 발파에 의해서는 2.445cm/sec이고, 본 발명에서는 1.048cm/sec로 적게 측정되었다.

다른 한편, 서해안고속도로 21공구 영광1터널에서 시공하여 본 결과, 천공경, 천공장, 굴진장 등의 조건은 비슷하였으며, 설치 조건중에서 본 발명에서는 단위천공수 및 단위 화약량은 작게 형성하였다.

이러한 비슷한 조건으로 발파였을때 기존 발파 방법하였을때 파쇄량은 59.05(m³)로 나왔고, 본 발명으로 하였을때 파쇄량은 62.00(m³)으로 좀더 높게 나온 특징이 있다.

또한 평균 여굴은 기존 발파 방법으로 해본 결과 0.208m가 나왔고, 본 발명의 발법으로 해본 결과 0..149m로 훨씬 적게 나타났으며, 기존 발파 방법으로 해본 결과 진동치는 2.953cm/sec이고, 본 발명의 방법으로 해본 결과 1.207cm/sec로 적게 측정되었다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 터널 발파시 굴착 선공부의 여굴을 최소화하고, 발파 진동과 소음을 최소화할 수 있도록 할 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 의한 터널 굴착시 발파되는 영역을 나타내는 도면.

도 2는 종래 기술에 의한 발파공의 천공 상태를 나타내는 단면도.

도 3은 도 2의 발파공을 터널의 상부측에서 바라본 상태를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 의한 터널 굴착시 발파되는 영역을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 의한 발파공의 천공 상태를 나타내는 단면도.

도 6은 도 5의 발파공의 일 실시예를 터널의 상부측에서 바라본 상태를 나타낸 도면.

도 7은 도 5의 발파공의 다른 실시예를 터널의 상부측에서 바라본 상태를 나타낸 도면.

도 8은 본 발명의 실시예를 이용한 장약발파 순서를 나타낸 도면.

<도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20 : 굴착선공부

30 : 제1 발파공

40 : 제2 발파공

41: 노치부

Claims

터널의 발파 방법에 있어서,

상기 터널의 굴착선공부(20)의 굴착 예정선(L)의 하부 소정 위치에 일정한 천공 각도(α1)로 소정 깊이(d1)의 제1 발파공(30)을 상기 굴착 예정선(L)을 따라 다수개 형성하는 단계와;

상기 제1 발파공(30)과 굴착 예정선(L) 사이에 일정한 천공 각도(α2)로 상기 제1 발파공(30)의 깊이(d1)보다 작은 소정 깊이(d2)의 제2 발파공(40)을 상기 굴착 예정선(L)을 따라 다수개 형성하는 단계와;

상기 제2 발파공(40)의 양측에 원주 방향으로 서로 대칭되게 노치부(41)를 형성하는 단계와;

상기 제1 발파공(30)내에 일정 깊이 만큼 폭약(32)을 장전하는 단계와;

상기 제2 발파공(40)의 내부에 일정 깊이 만큼 폭약(42)을 장전하는 단계와;

상기 제1, 제2 발파공(30)(40) 내부의 폭약(32)(42)을 발파시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 발파공(40)의 깊이(d2)는 제1 발파공(30)의 깊이(d1)의 절반이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제1 발파공(30)의 내부 깊이(d1)의 절반 만큼 폭약(32)을 장전하고, 상기 제2 발파공(40)의 내부 깊이(d2)의 절반 만큼 폭약(42)을 장전하는 것을 특징으로 하는 터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법.
제 3 항에 있어서,

상기 제2 발파공(40)을 상기 굴착 예정선(L)에 인접하여 두개 형성하고, 상기 제1 발파공(30)을 상기 제2 발파공(40) 사이에 한개 형성한 발파공 군을 이루어, 상기 발파공 군이 일정 간격으로 배열되도록 한 것을 특징으로 하는 터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법.
제 3 항에 있어서,

상기 제2 발파공(40)을 상기 굴착 예정선(L)에 인접하여 한개 형성하고, 상기 제2 발파공(40)을 가운데 두고 상기 굴착 예정선(L)로부터 이격된 위치에 두개의 제1 발파공(30)을 형성한 발파공 군을 이루어, 상기 발파공 군이 일정 간격으로 배열되도록 한 것을 특징으로 하는 터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법.
제 3 항에 있어서,

상기 제2 발파공(40)을 상기 굴착 예정선(L)에 인접하여 두개 형성하고, 상기 제1 발파공(30)을 상기 제2 발파공(40) 사이에 한개 형성한 제1 발파공 군과;

상기 제2 발파공(30)을 상기 굴착 예정선(L)에 인접하여 한개 형성하고, 상기 제1 발파공(20)을 가운데 두고 상기 굴착 예정선(L)로부터 이격된 위치에 두개의 제1 발파공(40)을 형성한 제2 발파공 군으로 이루어지며, 상기 제1, 제2 발파공 군을 서로 교호로 배열 형성한 것을 특징으로 하는 터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법.
제 4 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 터널의 천정 중앙을 시발점으로 하여 상기 중앙을 기준으로 하여 대칭되게 좌,우측을 번갈아 가면서 상기 터널의 상부에서 하부 방향으로 상기 제1, 제2 발파공(30)(40)내에 장전된 폭약을 발파시키는 것을 특징으로 하는 터널 암굴착 굴착 선공부 여굴 최소화 발파방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제1 발파공(30)의 천공 각도(α1)는 5(도)~10(도)이며, 상기 제2 발파공(40)의 천공 각도(α2)는 5(도)~10(도)인 것을 특징으로 하는 터널 암굴착 굴착선공부 여굴 최소화 발파방법.