KR20090119597A - Apparatus and method for taking underground water in non-power by horizontal or upward slope digging of a mountain incline exposed on the ground - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지하수 취수 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산악의 경사면에 형성된 굴착베이스로부터 시작하여 무동력으로 지하수가 외부로 유출되어 채수될 수 있도록 산악쪽으로 수평, 또는 상향구배로 수평 굴착공을 형성하고 그라우팅케이싱을 삽입설치한 후 오염방지 차수벽을 구성한 다음 급수관을 연결하도록 함으로써 산악에 위치한 공원이나 등산로에 무동력으로 지하수의 취수가 가능한 약수터를 시설할 수 있도록 한 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a groundwater intake device and method, and more particularly, starting with an excavation base formed on a slope of a mountain, the horizontal drilling hole horizontally or upwardly sloped toward the mountain so that the groundwater can be discharged to the outside without water. After forming, inserting and installing grouting casing, construct the pollution prevention water barrier and connect the water supply pipe so that the ground or horizontal slope of the mountain slope exposed to the ground can be installed in the park or the hiking trail where the groundwater can be taken in without power. The present invention relates to an apparatus and a method for allowing groundwater to be taken out without power due to an upward slope excavation.
종래 약수터는 대체적으로 지표면과 가까운 표층에서 조금씩 스며 나오는 표 토층 지하수가 대다수이다. 물론 숲속에서 낙엽층을 통해 여과되어 흘러내리는 물을 모아 약수터의 약수로 이용하는 사례도 있다. Conventional weak water springs generally have a large amount of groundwater, which gradually leaks from the surface near the surface. Of course, there is an example of collecting water flowing down through the deciduous layer in the forest and using it as a spring water in the spring ground.
이러한 약수터의 공통된 특징은 비가 많이 내리는 경우에는 부유물질로 인해 탁도가 증가되어 음용수에 부적합하게 되거나 들 짐승 등의 배설물로 인해 여시니아균 등으로 오염되어 음용이 불가능하게 되기도 하였다. 더구나 항상 주변 환경과 노출되어 있을 수밖에 없는 여건으로 인해 주변 오염원으로부터 자유로울 수 없는 한계로 인해 대장균, 일반세균 등으로 인한 수질오염사고가 빈발하여 별도의 살균장치를 설치하는 등 조처를 취하기는 하나 근본적인 깨끗한 약수터의 수질확보를 위한 조처로서는 늘 부족함이 있었던 것이 사실이었다. 더구나 이러한 약수터는 표토층의 함수의 영향을 많이 받게 됨으로써 가을철이나 겨울철 등 건조한 기간 동안에는 약수터의 물이 말라 사용이 불가능한 경우도 있어 불편함이 높았다. The common feature of these springs is that when there is a lot of rain, turbidity is increased due to suspended substances, making them unsuitable for drinking water, or they are contaminated with yeastia bacteria due to feces such as wild beasts. In addition, due to the limitations that cannot be free from surrounding pollutants due to the environment that is always exposed to the surrounding environment, water pollution accidents caused by Escherichia coli, general bacteria, etc. occur frequently, and a separate sterilization device is installed. It was true that measures were always lacking to secure water quality in the spring ground. In addition, such weak springs are highly affected by the function of the topsoil layer, so the water in the springs can not be dried during dry periods such as autumn or winter, which makes it uncomfortable.
이러한 불편함을 덜고 위생적인 약수를 항시 공급할 수 있도록 하기 위해 일부 약수터에서는 암반 지하수를 개발하여 공급하는 형태를 취하는 경우도 있긴 하나 이러한 시설의 경우에는 지하 100미터 이상의 깊이로 굴착공을 형성한 다음 지하 수십 미터 이하에서 지하수를 양수하여 공급하기 위해 수중모터펌프를 굴착공 내부에 설치하여 양수파이프를 통해 지상에 설치된 급수탱크에 지하수를 공급하는 시스템으로 구성하게 되었다. 굴착공에서 양수된 지하수는 물탱크에서 저장된 다음 약수터를 이용하는 주민들에게 공급되어지게 되는데 장시간 저장된 지하수는 신선도가 떨어질 수밖에 없으며 물탱크내부에서의 세균번식을 억제하기 위해 별도의 살균장치를 설치하여 지하수를 공급하여야 되었다. In order to alleviate this inconvenience and to always supply sanitary mineral water, some mineral springs may take the form of developing rock groundwater, but in these facilities, drill holes are formed at a depth of 100 meters or more underground. In order to pump and supply groundwater at several tens of meters or less, an underwater motor pump was installed inside the excavation hole, and the groundwater was supplied to the water supply tank installed on the ground through the pump. The groundwater pumped from the excavation hole is stored in the water tank and then supplied to the residents using the water spring. The groundwater stored for a long time has a low freshness, and a separate sterilization device is installed to prevent bacterial growth in the water tank. Had to be supplied.
특히 암반 지하수를 개발하여 약수로 공급하는 경우에는 수중급수펌프를 가동하기 위해 전력공급을 위한 별도의 전원공급공사가 필요함은 물론 국립공원 등 깊은 산속이나 일반 등산로를 끼고 있는 공원들의 경우에는 항시 공급되는 전원을 확보할 수 없어 암반지하수를 약수로 공급하는 데는 한계가 있을 수밖에 없는 문제를 가지고 있었다. 물론 이러한 모든 시설이 갖추어졌다 할지라도 시설의 고장이 발생되거나 정비 등이 이루어질 때는 급수가 중단되기도 함은 당연하였다.In particular, if rock groundwater is developed and supplied as weak water, a separate power supply construction is required to operate the submersible water pump, as well as parks that are located in deep mountains such as national parks or on general hiking trails. Since power could not be secured, there was a limit to supplying rock groundwater with weak water. Of course, even if all these facilities were equipped, it was natural that the water supply would be interrupted when the facility broke down or maintenance was performed.
한편, 산악은 통상 경사면을 이루면서 그 높이가 점점 높아지는 형태를 갖추고 있으며 한 개의 산일 경우에는 전체적인 모양이 삼각형의 형태를 취한다고는 하나 산악들이 이어져 형성되어 있을 경우에는 경사면을 가지면서 아래쪽으로는 넓어지고 위쪽으로 올라갈수록 좁아지는 형태로 이루어져 있다. 산악이라 할지라도 표토층은 대체적으로 낙엽과 토양이 혼재되어 있는 토양층과 자갈층, 그리고 풍화암층으로 구성되고 더 깊이는 암반층으로 구성되어 있게 된다. 한편 지표면 아래 지하층을 수직방향으로 굴착해 들어가는 경우 토양층과 풍화암층, 연암층과 보통암층 그리고 경암층의 순서로 암질이 구성되어지게 된다. 산악지의 표면에서부터 지표면과 수평방향으로 굴착해 들어가게 되는 경우에도 일반 지표면을 수직으로 굴착해 들어가는 것과 큰 차이 없이 이러한 지층을 통과하게 된다. 지층에 존재하는 지하수 역시 풍화대에서부터 암반 대수층에 이르기까지 다양한 지층에 존재하게 되고 이러한 지하수의 부존은 지하층을 수직으로 굴착해 들어가는 경우나 산악지대에서 수평방향으로 굴착해 들어가는 경우에서나 마찬가지로, 지표면 아래로 수직굴착이나 산악지대의 수평굴착은 비록 굴착의 각도가 다를 뿐 지층 내부에 흐르는 지하수 를 취수할 수 있는 수단으로 활용할 수 있는 것으로 이해되어질 수 있다 하겠다. 이러한 현상은 통상 수평방향으로 굴진하여 도로를 개설하는 터널 굴착 과정에서 다량의 지하수를 발견하여 조처를 취하는 현장사례를 통해서도 이해될 수 있다 할 것이다. 그러나 지금까지는 수평굴착을 통해 지하수를 취수하는 방법은 다량의 지하수를 취수하기 위해 3미터 전후의 직경으로 25미터 전후의 깊이까지 지표 하부로 굴착하여 들어간 후 콘크리트 구조물로 된 원통형의 집수정을 구성한 다음 이 집수정 내부에서 방사상으로 100미터 길이 전후로 수평굴착을 진행하여 이 수평 굴착된 굴착공을 통해 유입된 지하수를 집수정 내부에 설치된 수중펌프를 이용하여 다시금 지상으로 양수하여 사용하는 형태를 취한 것이 대다수의 이용 사례였었다. 이러한 시설은 전술한 바와 같이 다량의 표층지하수를 취수하여 농업용이나 산업용으로 활용하기 위한 시설에 집중되어 시설되어 왔다. 당연히 시설운전을 위해 다량의 전력이 필요함은 물론이었으며 시설 특성 상 암반지하수의 채수는 불가능한 시설이어서 이를 음용하기 위해서는 별도의 수처리시설이 반드시 필요할 수밖에 없었다. On the other hand, the mountain usually forms a slope and its height increases gradually, and in the case of one mountain, the overall shape has a triangular shape, but when the mountains are connected, the mountain has a slope and widens downward. As you go upward, it becomes narrower. Even in the mountains, the topsoil layer is generally composed of soil layers, gravel layers, and weathered rock layers, in which mixed leaves and soils are mixed. On the other hand, when excavating the underground layer below the ground in the vertical direction, the rock is composed of soil layer, weathered rock layer, soft rock layer, ordinary rock layer, and hard rock layer. Even excavation in the horizontal direction from the surface of the mountainous land passes through these layers without much difference from the excavation of the general surface vertically. Groundwater in the strata is also present in various strata, ranging from weathering to rock aquifers, and this lack of groundwater is vertically below ground level, as is the case when excavating the underground vertically or horizontally in mountainous areas. Excavation or horizontal excavation in mountainous areas can be understood as a means of taking ground water flowing in the strata, although the angle of excavation is different. This phenomenon can also be understood through the field case where a large amount of groundwater is found and acted in a tunnel excavation process in which a road is normally excavated in a horizontal direction. However, until now, the method of collecting groundwater through horizontal excavation has been carried out by digging down the surface to the depth of about 25 meters with a diameter of about 3 meters to collect a large amount of ground water, and then forming a cylindrical water collecting well made of concrete structure. Most of them took the form of horizontal excavation about 100 meters long inside the sump and pumped the groundwater introduced through this horizontal excavation hole to the ground again by using the submersible pump installed inside the sump. It was a use case for. As described above, these facilities have been concentrated in facilities for collecting a large amount of surface groundwater and utilizing them for agriculture or industrial purposes. Naturally, a large amount of electricity was required for the operation of the facility, and due to the characteristics of the facility, it was impossible to collect rock groundwater, so a separate water treatment facility was necessary to drink it.
한편, 신재생에너지라 할 수 있는 지열을 이용하기 위해 지표 하부로 굴착하는 지열용 굴착공의 경우에는 별도의 지하수를 양수하기 위한 심정펌프를 굴착공 내부에 설치하게 되고 심정펌프에 의해 양수된 지하수를 지열용 열교환기에 순환 통과시켜 열교환을 한 다음 온도가 변화된 지하수를 다시금 굴착공 내부로 순환시키는 형태로 운용해 왔다. 이러한 시설은 통상적으로 지하수 굴착공 내부에서 운전 중 지하수 수위가 수 미터에서 수십 미터 아래쪽에 위치하게 되고 그만큼 운전동력비가 소요되는 문제를 안게 되어 운전 수위가 낮을수록 에너지 절감효율은 비례해 서 낮아질 수밖에 없었다. 따라서, 운전수위를 높이기 위한 여러 방안들, 예를 들어 굴착공 내부에 보충수를 충진하는 등 대책들이 모색된 바 있으나 굴착공 내부에 다수의 파쇄대를 통해 지하수가 유동하고 있어 보충수가 이들 파쇄대를 통해 흘러 유출되어 보충에 한계를 가질 수밖에 없었다. On the other hand, in the case of geothermal excavation holes that excavate to the lower surface of the earth to use geothermal heat, which is called renewable energy, a sewage pump for pumping a separate ground water is installed inside the excavation hole, and the groundwater pumped by the deep well pump Circulated through the geothermal heat exchanger to exchange heat, and then the groundwater with the changed temperature is circulated back into the excavation hole. These facilities usually have a groundwater level of several meters to several tens of meters below the ground during operation inside the groundwater drilling rig, and the driving power cost is so high that the energy saving efficiency is inevitably lowered. . Therefore, measures have been sought to increase the operation level, for example, filling the water inside the excavation hole, but groundwater flows through the multiple breakers inside the excavation hole. Flowing out and out, there was no choice but to limit the replenishment.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산악경사면에 수평 또는 상향 구배로 굴착하여 지하수가 지상으로 동력장치가 없는 상태에서도 유출될 수 있도록 함으로써 전력공급이 이루어지지 않는 깊은 산악으로 형성된 공원이나 등산로 등지에 무동력으로 지하수를 약수로 공급할 수 있도록 함은 물론 표토층을 통해 유입되는 표류수 등 오염물질을 근본적으로 차단하기 위해 수평 굴착공에 그라우팅케이싱을 삽입 설치하여 오염방지차수벽을 형성하도록 함으로써 깨끗한 지하수가 공급될 수 있도록 한 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 약수터 장치 및 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, the excavation in a horizontal or upward gradient on a mountain slope, so that the groundwater can be discharged even in the absence of a power device to the ground by the deep mountain without a power supply park or hiking trail The groundwater can be supplied to the back ground with weak water as well as a grouting casing in horizontal drilling holes to fundamentally block pollutants such as drift water flowing through the topsoil layer. It is an object of the present invention to provide a weak spring apparatus and a method for the intake of groundwater without power by horizontal or upward slope excavation of a mountain slope exposed to the ground.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 지열을 이용하는 시설에 있어서 지하수의 순환수를 크게 낮춤으로써 설비운전에 소요되는 전력비를 절감하여 에너지 절약이 가능하도록 하려는데 있다.In addition, another object of the present invention is to reduce energy costs required for the operation of the facility by significantly lowering the circulating water of groundwater in the facility using geothermal heat to enable energy saving.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 장치는, 지상에 노출된 산악의 경사면에 형성된 굴착베이스와; 산악의 경사면에 형성된 굴착베이스로부터 시작하여 무동력으로 지하수가 외부로 유출되어 채수될 수 있도록 산악쪽으로 수평, 또는 상향구배로 굴착된 수평굴착공과; 굴착공에 삽입설치된 그라우팅 케이싱과; 그라우팅케이싱과 수평굴착공 사이에 주입된 그라우팅액에 의해 형성된 오염방지 차수벽과; 수평굴착공으로부터 유출되는 지하수를 유도하기 위해 그라우팅케이싱과 연결하여 구성된 급수관으로 구성된 것을 특징으로 하고 있다.In order to achieve the object as described above, the device for allowing the groundwater to be taken out with no power by horizontal or upward gradient excavation of the mountain slope exposed to the ground, the excavation base formed on the slope of the mountain exposed to the ground and ; Horizontal excavation holes which are excavated horizontally or upwardly to the mountain so that the groundwater can be discharged to the outside and collected from the excavation base formed on the slope of the mountain; A grouting casing inserted into the excavation hole; A pollution prevention order wall formed by the grouting liquid injected between the grouting casing and the horizontal drilling hole; It is characterized by consisting of a water supply pipe connected to the grouting casing to induce the groundwater flowing out from the horizontal drilling hole.
또한, 표류층 오염지하수의 유입을 방지하기 위해 설치되는 오염방지차수벽을 형성하기 위한 그라우팅 케이싱은 삽입된 깊이의 그 끝단에 팩커를 설치하고 굴착면에 접합되는 부분에는 팩킹을 설치하여 주입되는 그라우팅액이 누설되지 않도록 한 것을 특징으로 하고 있다. In addition, the grouting casing for forming the anti-pollution order wall is installed to prevent the inflow of drift contaminated groundwater is installed by installing a packer at the end of the inserted depth and the packing is attached to the excavation surface grouting liquid injected It is characterized by preventing this leakage.
그리고, 본 발명에 의한 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 약수터 굴착 방법은, 지상에 노출된 산악 경사면에 굴착지점으로 결정된 굴착베이스에 굴착장비를 세팅하는 공정과; 산악 경사면을 수평 또는 상향으로 굴착 굴진하는 공정과; 그라우팅케이싱을 삽입하여 오염방지차수벽을 형성하는 공정과; 굴착공에 급수관을 연결하여 지하수를 채수하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.And, in the weak ground excavation method that allows the groundwater to be taken out with no power by the horizontal or upward gradient excavation of the mountain slope exposed to the ground according to the present invention, the excavation equipment to the excavation base determined as the excavation point on the mountain slope exposed to the ground Setting process; Excavating and drilling a mountain slope in a horizontal or upward direction; Inserting a grouting casing to form a pollution prevention order wall; It is characterized in that the process consisting of collecting ground water by connecting the water supply pipe to the excavation hole.
다른 방법으로,In another way,
지상에 노출된 산악 경사면에 굴착지점으로 결정된 굴착베이스에 굴착장비를 세팅하는 공정과; 산악 경사면을 굴착 굴진하는 공정과; 그라우팅케이싱을 삽입하여 오염방지차수벽을 형성하는 공정과; 지하수를 발견하기 까지 추가 굴착 굴진하는 공정과; 굴착공에 급수관을 연결하여 지하수를 채수하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.Setting excavation equipment on an excavation base determined as an excavation point on a mountain slope exposed to the ground; Excavating and digging a mountain slope; Inserting a grouting casing to form a pollution prevention order wall; Further digging and digging until the groundwater is discovered; It is characterized in that the process consisting of collecting ground water by connecting the water supply pipe to the excavation hole.
또 다른 방법으로,In another way,
지상에 노출된 산악 경사면에 굴착지점으로 결정된 굴착베이스에 굴착장비를 세팅하는 공정과; 산악 경사면을 굴착 굴진하는 공정과; 굴착공 내부에 폭약을 장진하여 발파하는 공정과; 그라우팅케이싱을 삽입하여 오염방지차수벽을 형성하는 공정과; 굴착공에 급수관을 연결하여 지하수를 채수하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.Setting excavation equipment on an excavation base determined as an excavation point on a mountain slope exposed to the ground; Excavating and digging a mountain slope; Blasting the explosives inside the excavation hole by blasting; Inserting a grouting casing to form a pollution prevention order wall; It is characterized by consisting of a process of collecting ground water by connecting a water supply pipe to the excavation hole.
또 다른 방법으로,In another way,
지상에 노출된 산악 경사면에 굴착지점으로 결정된 굴착베이스에 굴착장비를 세팅하는 공정과; 산악 경사면을 수평 또는 상향으로 굴착 굴진하는 공정과; 그라우팅케이싱을 삽입하여 오염방지차수벽을 형성하는 공정과; 수평굴착공 내부에 지열환수관을 설치하는 공정과; 굴착공에 급수관을 연결하여 지하수를 공급하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.Setting excavation equipment on an excavation base determined as an excavation point on a mountain slope exposed to the ground; Excavating and drilling a mountain slope in a horizontal or upward direction; Inserting a grouting casing to form a pollution prevention order wall; Installing a geothermal return pipe inside the horizontal drilling hole; It is characterized by consisting of a process for supplying ground water by connecting a water supply pipe to the excavation hole.
본 발명에 의한 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 약수터 장치 및 방법에 의하면, 산악지역의 지상에서 경사면에서부터 수평방향으로 굴착을 진행하여 경사면의 표토층과 암반층을 통과한 암반 대수층 지하수를 취수할 수 있도록 하고 수평방향으로 케이싱을 압입한 후 케이싱과 표토층 사이의 공간에 그라우팅액을 주입하여 표토층의 표류수가 굴착공 내부에 유입되지 않도록 한 것이다. 이 과정에서 주입된 그라우팅액이 수평방향의 주입이라 할지라도 아래 방향에서부터 충만히 채워져 올라오도록 하여 공극현상이 발생되지 않도록 하기 위해 주입구측을 폐쇄하고 단지 주입호스 투입구와 유출수 출구만을 형성하도록 한 후 그라우팅액을 주입하도록 구성하였다. According to the weak spring apparatus and method which allows the groundwater to be taken out with no power by the horizontal or upward gradient excavation of the mountain slope exposed to the ground according to the present invention, the excavation is carried out in the horizontal direction from the slope in the ground of the mountainous region The groundwater is allowed to withdraw the rock aquifer groundwater that has passed through the rock bed, and the casing is pressed in the horizontal direction and grouting liquid is injected into the space between the casing and the topsoil layer so that the drift water of the topsoil layer does not flow into the excavation hole. Although the grouting liquid injected in this process is filled in the horizontal direction, it is filled up from the downward direction to prevent the phenomenon of voids, so that the injection port is closed and only the injection hose inlet and the outflow water outlet are formed. It was configured to inject.
이러한 본 발명의 경우에는 산악지역의 경사면을 굴착함으로 인해 암반대수층 지하수의 채수가 가능할 뿐 아니라 수평굴착의 특성상 별도의 양수장비나 동력 없이도 취수가 가능한 특성을 갖게 됨으로써 전기 동력이 공급되기 어려운 산악지역의 공원이나 등산로 등에 손쉽게 이용할 수 있는 약수터 시설이 가능할 수 있게 될 수 있다. 또한, 수평굴착공에 대해서는 지열용 환수관과 열교환기를 설치하게 되면 수평 굴착공에서 열교환된 지하수가 자연스럽게 되돌아 나올 수 있어 순환수를 크게 낮출 수 있게 되어 지하수 순환에 소요되는 운전 동력비를 크게 절약할 수 있어 지열 시스템에 효과적으로 활용될 수도 있어 냉, 난방비의 절감효과도 거둘 수 있게 된다.In the case of the present invention, the excavation of the slopes of the mountainous region is possible to collect rock ground aquifer groundwater, as well as having a characteristic that can be taken without a separate pumping equipment or power due to the characteristics of the horizontal excavation, it is difficult to supply electric power It may be possible to use a weak spring facility that can be easily used, such as hiking trails. In addition, for the horizontal excavation hole, if the ground heat exchanger tube and the heat exchanger are installed, the groundwater heat exchanged from the horizontal excavation hole may naturally come back, thereby greatly reducing the circulation water, thereby greatly reducing the operating power cost required for the groundwater circulation. As it can be effectively used in geothermal systems, it can also reduce cooling and heating costs.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구 체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, if it is determined that specific descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The following terms are terms set in consideration of functions in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the producer, and their definitions should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 산악(1)의 경사면(2)에 굴착장비(미도시)를 이용하여 수평방향으로 수평 굴착공(60)을 굴착하여 암반층(5)에 있는 암반지하수(6)를 무동력으로 취수하는 형태를 도시한 것이다. 경사면(2)의 표면에 존재하는 토양 표토층(3)과 자갈층(4)은 대체적으로 수평굴착공(60)의 선단 부분에 위치하게 되는데 토양표토층(3)과 자갈층(4)으로부터 오염된 표류수가 유입되는 것을 방지하기 위해 암반선 깊이까지 오염방지차수벽(8)을 수평굴착공(60) 주변으로 형성시키도록 하였고 급수관(30)을 외부로 인출하여 구성하였다. 1 is to excavate a
굴착장비를 세팅하거나 굴착 굴진을 위해 굴착장비에 장치되는 굴착비트(미도시)가 제 위치에서 작동될 수 있도록 작업 전에 도 2에서와 같이 경사면(2)을 따라 안치될 수 있도록 단면이 아래쪽으로 저감되는 밑변의 길이를 갖는 역 사다리꼴의 콘크리트로 제작된 굴착베이스(10)가 사용된다.Reduction of the cross section downward so that the drilling bit (not shown) installed in the drilling rig for setting up the drilling rig or for drilling excavation can be put in place along the
굴착베이스(10)를 경사면(2)에 설치하고 그라우팅케이싱(20)을 굴착베이스(10)에 삽입 고정한 다음 앙카볼트(13)를 경사면(2)에 삽입하여 그라우팅액을 주입하거나 에폭시제재를 주입하여 고정한 다음 굴착면 벽체(19)(굴착베이스(10)를 구성하는 단계에서 자연스럽게 형성되어 지상부분에 노출되는 지표면과 수직방향으 로 형성되는 벽체면을 말함)에서 조임너트(12)로 조여 굴착베이스(10)를 경사면(2)에 견고히 고정되도록 하였다. The
먼저 산악(1)장소에서 경사면(2)을 굴착하기 위해서는 장비를 세팅하기 위해 굴착베이스(10)를 구축하여야 한다. First, in order to excavate the inclined surface (2) in the mountain (1) place, it is necessary to build an excavation base (10) to set the equipment.
굴착베이스(10)는 인위적으로 형성되는 모든 형태를 의미하는 것으로서 굴착비트를 경사면(2)에 일치시키는 행위로부터 별도로 굴착비트가 안착될 수 있도록 경사면(2)에서 자갈과 흙 등을 제거하거나 또한 콘크리트를 타설하여 별도의 벽체를 형성시켜 굴착행위가 편리하도록 구성한 행위를 포함한다. 물론 굴착장비를 안착시키거나 이동시키기 편리하도록 굴착장비를 이용하여 평탄면을 조성하거나 별도의 콘크리트 바닥을 형성시키는 행위 역시 이러한 범주에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다. The
도 3은 오염방지 차수벽(8)을 형성하는 구조를 도시한 것으로서, 수평 굴착공(60) 내부에 그라우팅케이싱(20a)을 암반선 이상 깊이까지 깊숙이 삽입 설치하게 되는데 그라우팅케이싱(20a)의 끝 부분에는 차폐팩커(21)를 설치하였다. 3 illustrates a structure for forming the
차폐팩커(21)는 압축공기를 주입하면 팽창되는 팽창튜브를 사용하거나 지하수를 흡수하여 팽창되는 수팽창 고무제재로 제작된 팩커, 또는 파이프 양쪽에 압박링을 설치하고 그 사이에 연질의 고무튜브를 설치한 다음 압박링의 간격을 상호 압축하여 좁혀나가게 되면 길이방향으로는 수축하면서 원주방향으로는 확장되어 그라우팅케이싱(20a)과 굴착공벽(61)사이를 차폐하는 특성을 이용하는 팩커 등을 사용 할 수 있다. The shielding
그라우팅케이싱(20a)의 원주면 쪽에는 삽입 설치과정에서 항시 일정한 그라우팅 두께를 확보할 수 있도록 하나 이상의 가이드(23)를 길이방향으로 설치하였다. At least one
또한 지상 외부측에는 그라우팅케이싱(20a) 끝단에 막음판(27)을 설치하였고 막음판(27)과 수평 굴착공(60)의 외부면과 맞닿은 면에는 팩킹(22)을 설치하였으며, 막음판(22) 하부에는 그라우팅주입호스(24a)를 설치하기 위한 홀과 출수관(28)을 설치하기 위한 홀을 각각 구성하였다. 그라우팅주입호스(24a)는 그라우팅케이싱(20a) 하단으로 투입되어 수평 굴착공(60) 내부의 그라우팅케이싱(20a) 끝 부분까지 삽입설치 되며 출수관(28)은 막음판(22) 홀에서 지상 외부로 바로 연결되도록 하였다. In addition, a blocking
그라우팅믹서(26)에서 혼합 제조된 그라우팅액(29)은 그라우팅펌프(25a)를 이용한 주입을 통해 도 4에서와 같이 그라우팅케이싱(20a) 하단에서부터 채워져 올라오게 되고 출수관(28)으로는 먼저 지하수가 나오게 되고 이후 채워져 올라오는 그라우팅액(29)이 넘쳐 나오게 되어 이를 양생과정을 거쳐 오염방지차수벽(8)을 완성하게 된다.The
도 5의 경우에는 수평 굴착공(60)을 모두 굴착하기 전 오염방지차수벽(8)구간만을 먼저 굴착한 다음 그라우팅케이싱(20b)을 삽입한 후 그라우팅주입호스(24b)로 그라우팅액을 주입하여 양생시킨 다음 재 굴착을 통해 최종 수평 굴착공(60)의 전 계획깊이를 확보하는 구성을 도시한 것이다. In the case of Figure 5 before digging all the
도 3과 도 4의 토류케이싱(62)은 경사면(2)의 자갈층(4)과 토양표토층(3)의 무너짐을 방지하기 위해 설치되는 케이싱으로서 오염방지차수벽(8)을 구성하기 위한 필요한 시설이기도 하다. The
또한, 수평 굴착공(60) 내부에는 함몰예방과 수평 굴착공(60)의 유지관리의 편의성을 높이기 위한 도 7에서와 같이 유공관(20)에 천공홀(66)구성하였다. In addition, the
이렇게 완성되는 수평 굴착공(60)은 계획된 취수량을 확보하기 위해 도 9에서와 같이 두 개 이상의 다수의 굴착을 진행할 수도 있음은 물론이다.The
또한, 부득이 지하수(7)가 있는 암반 대수층을 찾기 위해 하향구배로 굴착될 수도 있음도 물론 가능한 사안이라 하여야 할 것이다. 이러한 경우 지하수(7)가 자연적으로 유출되지 않을 수도 있음으로 수평 굴착공(60) 내부에는 지하수(7)를 채수하여 양수할 수 있도록 수동양수장치(70)를 구성하도록 할 수 있다. 수동양수장치(70)는 회전축(72)의 둘레부에 나선형의 수차(71)가 형성되며 단부에 핸들(73)이 형성된다.In addition, it should be said that the problem may be excavated in a downward gradient to find a rock aquifer with groundwater (7). In this case, the
또한, 도 7에와 같이 굴착이 완료된 수평 굴착공(60)은 그라우팅케이싱(20a)의 끝단에 전면판(20c)을 부착하여 마무리 될 수 있도록 하였다. 전면판(20c)은 내부와 외부가 관통되도록 급수용홀을 가공한 다음 이 급수용홀에 연결소켓(20d)을 결합하도록 하였다. 이 연결소켓(20d)에는 연결배관(31)(도 6참고)을 연결하여 급수대(38)등에 지하수가 공급될 수 있도록 하였다. 전면판(20c)은 급수용이나 지열 용으로 사용되는 어떠한 경우에도 적용되어지게 되며 연결소켓(20c)은 1개 또는 다수개로도 설치하여 운용되어 질수 있다 하겠다. In addition, as shown in Figure 7 the excavation is completed
급수관(30)에 급수대(38)를 직접 설치하여 사용하게 하거나 도 6에서와 같이 연결배관(31)을 구성하여 별도의 장소에 급수대(32)를 설치하여 급수수전(33)을 설치하여 사용하게 할 수도 있다. 이렇게 설치되는 수평 굴착공(60)은 암반대수층의 특성에 따라 급수관(30)의 전단에 설치된 조절밸브(36)를 닫거나 미세하게 열어 놓을 경우 높은 수압을 유지할 수도 있게 되는데 이러한 수압을 이용하여 연결배관(31)을 통해 분수노즐(34)을 설치하여 분수를 형성하게 하거나 동절기에는 얼음분수(35)를 연출할 수도 있다(도 6참고). 또한, 취수량은 많지 않으나 조절밸브(36)를 닫을 경우 수압이 높은 경우에는 수위유지관(37)을 별도로 설치하여 일정 수위를 형성시킨 다음 그 수압을 이용하여 수평 굴착공(60) 보다 높은 위치에 있는 물 수요처까지 동력없이도 양수될 수 있도록 하였다(도 7참고). 조절밸브(36)는 여러 가지 기능을 가질 수 있도록 구성할 수 있겠으나 특히 높은 압력에서 자동적으로 굴착공 내부의 지하수가 외부로 배출되는 안전밸브 기능을 가지도록 할 수도 있다.The
또한, 도 8은 수평 굴착공(60)은 지열을 이용한 냉,난방시스템에 활용한 사례를 도시한 것으로서, 수평 굴착공(60)에서 자연 분출되는 지하수(7)를 별도의 순환펌프(미도시)를 설치하여 열교환시켜 지하수(7)가 보유한 열을 이용하여 냉, 난방으로 활용한 다음 온도가 변한 지하수(7)를 수평 굴착공(60) 끝 부분까지 삽입 설치한 지열환수관(80)에 구성한 분사노즐(81)을 통해 분사시켜 사용하도록 한 것이다. 이렇게 분사된 지하수는 수평 굴착공(60) 내부에서 충분한 열교환이 이루어진 상태로 수평 굴착공(60)을 통과하여 지상 외부로 토출하게 되고 토출된 열교환된 지하수(1)는 별도로 구성된 집수조(85)에 모아진 후 순환펌프(86)를 통해 열교환기(87)를 거쳐 다시금 수평 굴착공(60) 내부에 설치된 지열환수관(80)으로 공급되어져 지속적으로 순환이 이루어지게 되는 것이다. In addition, Figure 8 is a horizontal drilling hole (60) shows an example used in the cooling, heating system using geothermal heat, a separate circulation pump for the ground water (7) spontaneously ejected from the horizontal drilling hole (60) (not shown) ) And heat exchange by using the heat retained by the groundwater (7) for cooling and heating, and then insert the groundwater (7) whose temperature is changed to the end of the horizontal drilling hole (60) in the geothermal return pipe (80). It is to be used by spraying through the configured injection nozzle (81). The ground water sprayed in this way is discharged to the outside through the
한편, 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.On the other hand, the present invention may be variously modified and may take various forms in applying the above configuration.
그리고, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.And, it is to be understood that the invention is not limited to the specific forms referred to in the above description, but rather includes all modifications, equivalents, and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood as
한편, 본 발명에 의한 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 방법은 다음과 같다.On the other hand, the method of allowing the groundwater to be taken with no power by horizontal or upward gradient excavation of the mountain slope exposed to the ground according to the present invention is as follows.
(S10) 굴착장비 셋팅.(S10) Excavation equipment setting.
지상에 노출된 산악 경사면에 굴착지점을 결정하고, 이 굴착지점에 굴착베이 스(10)를 설치한 후, 굴착베이스(10)를 통해 굴착장비를 세팅한다.After determining the excavation point on the mountain slope exposed to the ground, install the excavation base (10) in this excavation point, and sets the excavation equipment through the excavation base (10).
(S20) 굴착.(S20) excavation.
굴착장비를 굴착베이스(10)에 넣고 산악 경사면을 수평 또는 상향으로 굴착 굴진한다.Put the excavation equipment into the
(S30) 오염방지차수벽 형성.(S30) pollution prevention order wall formation.
굴착이 완료되면 굴착장비를 지중에서 빼낸 후 그라우팅 케이싱(20)을 굴착공(60)의 입구측에 삽입한 후 그라우팅 케이싱(20)의 둘레부에 그라우팅을 주입하여 오염방지차수벽(8)을 형성한다.After the excavation is completed, the excavation equipment is removed from the ground, and then the
(S40) 지하수 채수.(S40) Groundwater withdrawal.
굴착공(60)에 급수관(30)을 연결하여 지하수를 채수한다.The
그리고, 본 발명의 다른 방법으로서는,And as another method of this invention,
지상에 노출된 산악 경사면에 굴착지점으로 결정된 굴착베이스(10)에 굴착장비를 세팅하는 공정 - 산악 경사면을 굴착 굴진하는 공정 - 그라우팅케이싱(20)을 삽입하여 오염방지차수벽을 형성하는 공정 - 지하수를 발견하기까지 추가 굴착 굴진하는 공정 - 굴착공(60)에 급수관(30)을 연결하여 지하수를 채수하는 공정으로 이루어진다.The process of setting excavation equipment in the
본 발명의 또 다른 방법으로서는,As another method of the present invention,
지상에 노출된 산악 경사면에 굴착지점으로 결정된 굴착베이스(10)에 굴착장비를 세팅하는 공정 - 산악 경사면을 수평 또는 상향구배로 굴착 굴진하는 공정 - 굴착공(60) 내부에 폭약을 장전하여 발파하는 공정 - 그라우팅케이싱(20)을 삽입하여 오염방지차수벽(8)을 형성하는 공정 - 굴착공(60)에 급수관(30)을 연결하여 지하수를 채수하는 공정으로 이루어진다.The process of setting up the excavation equipment in the
굴착공(60) 내부에 폭약을 장전하여 발파하는 이유는 폭약의 발파력에 의해 강제적으로 파쇄대가 형성되어지게 되고 근처에 있는 암반대수층의 지하수(7)가 수평 굴착공(60) 내부로 유입될 수 있도록 한 것이다. The reason for loading and exploding the explosives inside the excavation hole (60) is that the crushing zone is forcibly formed by the explosive force of the explosives and the groundwater (7) of the rock aquifer nearby is introduced into the horizontal excavation hole (60). I would have to.
도 1은 본 발명에 의한 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 장치의 전체 구성도.1 is an overall configuration diagram of a device that allows the groundwater to be taken with no power by horizontal or upward gradient excavation of the mountain slope exposed to the ground according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 장치에 적용된 굴착베이스의 사시도. Figure 2 is a perspective view of the excavation base applied to the device so that the groundwater can be taken with no power by horizontal or upward gradient excavation of the mountain slope exposed to the ground according to the present invention.
도 3 내지 도 5는 각각 본 발명에 따른 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 장치에 적용된 오염방지차수벽의 상세 단면도.3 to 5 are each a detailed cross-sectional view of the pollution prevention order wall is applied to the device so that the groundwater can be taken out with no power by horizontal or upward gradient excavation of the mountain slope exposed to the ground according to the present invention.
도 6은 본 발명에 의한 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 장치에 의해 급수대와 분수노즐을 급수관에서 연결배관으로 구성한 예시도.Figure 6 is an exemplary configuration of the water supply fountain and the fountain nozzle as a connection pipe in the water supply pipe by the device to be able to intake groundwater by a horizontal or upward gradient excavation of the mountain slope exposed to the ground according to the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 장치의 급수관에 수위유지관을 설치한 단면도.Figure 7 is a cross-sectional view of the water level maintenance pipe is installed in the water supply pipe of the device to be able to withdraw the groundwater by a horizontal or upward gradient excavation of the mountain slope exposed to the ground according to the present invention without power.
도 8은 본 발명에 의한 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 장치에 지열시스템을 적용한 사례의 단면도.8 is a cross-sectional view of an example of applying a geothermal system to the device to take ground water with no power by horizontal or upward gradient excavation of the mountain slope exposed to the ground according to the present invention.
도 9는 본 발명에 의한 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 장치의 굴착공이 다수개 형성된 예시도.Figure 9 is an exemplary view formed with a plurality of excavation holes of the device so that the groundwater can be taken with no power by the horizontal or upward gradient excavation of the mountain slope exposed to the ground according to the present invention.
도 10은 본 발명의 지상에 노출된 산악 경사면의 수평 또는 상향구배 굴착으로 무동력으로 지하수를 취수할 수 있도록 한 장치에 따른 굴착공이 다수개 구성된 예시도.Figure 10 is an exemplary view consisting of a plurality of excavation holes according to the device so that the groundwater can be withdrawn without power by horizontal or upward gradient excavation of the mountain slope exposed to the ground of the present invention.
<도면의 주요 부분에 사용된 부호 설명><Description of the symbols used in the main parts of the drawing>
8 : 오염방지차수벽, 10 : 굴착베이스8: pollution prevention order wall, 10: excavation base
20 : 그라우팅케이싱, 30 : 급수관20: grouting casing, 30: water supply pipe
Claims (24)
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