KR20140046203A - Rock breaking apparatus with ice-bomb - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천공장치를 이용하여 암반에 천공홀을 형성하고, 주입장치를 사용하여 천공홀의 내부에 물이 채워져 있는 밀폐튜브와 액화 질소를 주입함으로써, 물이 얼때 부피가 팽창하는 원리를 이용하여 암반에 크랙을 형성하여, 보다 용이하게 암반을 파쇄할 수 있게 하는 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a rock cracking apparatus using ice bombs in the form of a powder canister, and more particularly, to a rock cracking apparatus using an ice bomb in the form of a powder canister, in which a perforation hole is formed in a rock by using a punching apparatus, The present invention relates to a rock cracking apparatus using an ice bomb in the form of a powder canister, which is capable of easily breaking a rock by forming cracks in the rock by using the principle that the volume expands when water is frozen.
일반적으로 도로 또는 철도용으로 사용되는 터널의 건설에는 여러 가지 방법이 사용되고 있으나, 기본적으로는 폭약을 사용하여 단단한 암반을 파괴하고 굴착 장비로 굴착한다.Generally, various methods are used to construct a tunnel used for road or railway, but basically, explosives are used to destroy hard rock and excavate with excavation equipment.
한편, 최근에는 터널 굴착 장치(Tunnel Boring Machine: TBM)라는 대형 장비의 개발에 의해 폭약을 사용하지 않고도 터널을 건설할 수 있게 되었다. TBM의 터널 시공은 원형의 단면으로 굴착되므로 역학적으로 안정하고 무진동, 무발파의 기계화 굴착이므로 지반굴착에 따른 지반변형을 최소화함으로써 지반굴착만의 시공으로 인해 시공 중 안정성을 최대한 확보할 수 있으며, 소음, 진동에 의한 환경피해를 최소화하여 안전하고 청결한 갱내 작업환경을 유지할 수 있는 친환경 터널굴착공법이다.Recently, the development of large equipment called Tunnel Boring Machine (TBM) has made it possible to build tunnels without using explosives. Tunnel construction of TBM is mechanically stable because it is excavated with a circular cross section and it is mechanized excavation of vibrationless and non-blasting. Therefore, it minimizes ground deformation by ground excavation, It is an eco-friendly tunnel excavation method that minimizes environmental damage caused by vibration and maintains safe and clean mine working environment.
이러한 터널 굴착 장치는 비트, 커트 등이 부착된 디스크 형상의 굴착 헤드를 회전시켜 터널의 전 단면을 한꺼번에 굴착하거나, 비트, 커트 등이 부착된 드럼을 자유롭게 움직여 필요한 단면을 자유롭게 굴착할 수 있다. 이와 같은 터널 굴착장치는 산악지대와 같이 비교적 단단한 지반에 터널을 건설할 때 특히 효과적으로 이용된다.Such a tunnel drilling apparatus is capable of excavating the entire cross-section of a tunnel by rotating a disk-shaped drilling head having bits, cuts, etc., or freely moving drums having bits, cuts, Such tunnel excavators are particularly effective when constructing tunnels on relatively hard ground such as mountainous terrain.
한편, 이와 같은 터널 굴착 장치의 일 예로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 등록실용신안 제0368000호에 기재된 기술이 있는데, 그 기술적 특징은 구동수단(13)에 의한 회전시 선단부에 제공되는 중심코어드릴(12)이 중심홈을 천공하게 되며, 그 길이방향의 중간부에 전후진을 위한 피스톤(14)이 슬라이드시트를 통해 회전가능하게 결합되는 중심축(10)과 축방향을 따라 상기 중심축(10)이 회전가능하게 결합되며, 그 내측에 상기 피스톤(14)이 전후 슬라이드 삽입되어 유압력에 따라 소정구간 전후진 되어 상기 중심축(10)을 전후진 시킬 수 있도록 슬라이드 공간(22)을 갖는 실린더부재(20)와 회전판(31)의 중심부가 상기 중심축(10)의 선단 드릴 결합부에 끼워져 일체형으로 결합되며, 상기 회전판(31)의 테두리에 코어관(32)이 상기 중심코어드릴(12)의 길이만큼 전방으로 돌출되도록 결합되고, 상기 코어관(32)의 전방 테두리단에 코어홈 형성을 위한 컷팅용 바이트가 결합되며, 상기 회전판(31)의 원주상에 둘레를 따라 작업자가 통과할 수 있도록 적어도 하나이상의 작업자 안내홀(34)을 가지고 있고 상기 중심축(10)과 함께 회전하게 되는 외측 코어홈 천공부재(30)와 상기 실린더부재(20)의 외측에 결합되며 상기 외측 코어홈 천공부재(30)에 의해 형성된 홀의 내벽에 위치되어 외측단에 제공되는 복수개의 잭(41)을 통해 홀의 내벽에 선택적으로 고정되는 지지부재(40)와 상기 외측 코어홈 천공부재(30)의 상기 회전판(31)에 탈착가능하게 결합되며, 그 선단에 제공되는 코어드릴이 구동수단(13)에 의해 각기 회전되는 적어도 하나 이상의 파쇄용 코어드릴부재(50) 및 전원 인가시 이들 각 부품을 제어하는 제어부(60)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.One technical example of such a tunnel excavation apparatus is disclosed in a registration apparatus for a utility model 0368000 as shown in FIG. 1 and FIG. 2. The technical feature of the tunnel excavator is that, as a result of the rotation by the drive means 13, A core drill (12) is drilled in the center groove, and a center shaft (10) is provided at the middle portion in the longitudinal direction thereof, and a piston (14) The
그런데, 등록실용신안 제0368000호에 기재된 기술은 비트, 커트 등이 부착된 디스크 형상의 굴착 헤드를 회전시켜 터널의 전 단면을 한꺼번에 굴착하거나, 비트 커트 등이 부착된 드럼을 자유롭게 움직여 필요한 단면을 자유롭게 굴착할 수 있는 장점은 있으나, 터널 굴착시 중심코어드릴 및 다수의 코어드릴을 통한 암반 표면에 다수의 홈을 형성한 후 곧바로 파쇄하게 되어 암반의 굴착효율이 낮고 외측 코어홈 천공부재 및 각종 커터 등의 마모로 인한 수명단축을 효율적으로 줄이지 못하는 문제점이 있다.
However, the technology disclosed in Registration Utility Model No. 0368000 discloses a technique in which a disk-shaped drilling head with bits, cuts, and the like is rotated to excavate the entire cross-section of the tunnel at once, or a drill with a bit- However, when the tunnel is excavated, a plurality of grooves are formed on the surface of the rock through the core core drill and the plurality of core drills, and then it is crushed immediately, so that the excavation efficiency of the rock is low and the outer core groove perforator and various cutters There is a problem in that it is not possible to effectively reduce the life span due to abrasion.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 암반에 천공장치를 사용하여 천공홀을 형성하고, 천공홀에 물이 들어있는 튜브와 액화 질소를 주입하여, 물이 얼 때 팽창하는 성질을 이용하여 암반에 크랙을 유도함으로써, 용이하게 암반을 파쇄할 수 있게 하는 암반 크랙 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method of forming a perforation hole in a rock by using a perforator, injecting a tube containing water into the perforation hole and liquefied nitrogen, Which is capable of easily cracking rock masses by inducing cracks in the rock masses by using properties that expand when the rock mass cracks.
그리고, 본 발명의 목적은 천공장치를 사용하여 암반에 형성한 천공홀에 질소를 주입할 때, 주입장치의 단부에 플랜지를 형성하여 천공홀 입구를 안정적으로 밀폐하고, 주입장치에 구비된 질소 주입노즐을 통하여 액화 질소를 주입하도록 하여, 물튜브 자체의 결빙팽창으로 보다 용이하게 암반에 크랙을 유도할 수 있게 하는 암반 크랙 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for introducing nitrogen into a perforation hole formed in a rock by using a perforating device, forming a flange at an end of the perforating device to stably seal the perforation hole entrance, The present invention also provides a rock cracker apparatus capable of injecting liquefied nitrogen through a nozzle to more easily induce cracks in a rock bed due to freezing expansion of the water tube itself.
또한, 본 발명의 목적은 천공장치를 사용하여 암반에 형성한 천공홀에 질소를 주입하되, 천공홀의 입구를 패커를 사용하여 밀폐한 후, 주입장치의 노즐을 패커의 관통공을 통하여 천공홀 내부로 액화 질소를 주입하도록 하여, 물 튜브의 결빙 팽창으로 안정적으로 암반에 크랙을 유도할 수 있게 하는 암반 크랙 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method and an apparatus for injecting nitrogen into a perforation hole formed in a rock by using a perforating apparatus and sealing the inlet of the perforation hole with a packer, To inject liquefied nitrogen into the water tube so that cracks can be stably induced in the rock due to freezing expansion of the water tube.
또한, 본 발명의 목적은 암반에 형성한 천공홀에 물과 질소를 주입할 때, 천공홀의 입구를 패커를 사용하여 밀폐하게 되는데, 이때, 패커의 내부에 물이 수용되는 튜브를 구비함으로써, 물을 주입하는 공정을 생략할 수 있어 보다 신속하게 암반에 크랙을 유도할 수 있게 하는 암반 크랙 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and a method for sealing a water tank and a water tank in which water and nitrogen are injected into a perforation hole formed in a rock, The cracks can be guided more quickly to the rock bed.
또한, 본 발명의 목적은 암반에 천공장치를 이용하여 천공홀을 형성할 때, 천공홀의 내부에 크랙이 형성되어 있어, 물의 주입시 물이 외부로 누출되게 되므로, 암반의 내부에 겔(gel)을 미리 주입한 후 물과 액화 질소를 주입하도록 함으로써, 물이 외부로 누출되는 것을 방지하여, 안정적으로 암반에 크랙을 유도할 수 있는 암반 크랙 장치를 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a method of forming a perforation hole in a rock by forming a crack in the perforation hole when water is injected, And injecting water and liquefied nitrogen to prevent water from leaking to the outside, thereby enabling a crack to be stably induced in the rock bed.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은; SUMMARY OF THE INVENTION [0006]
암반에 형성된 천공홀의 입구에 삽입 고정되는 패커와, 상기 패커에 구비되어 내부에 물이 수용되는 내측튜브와, 상기 패커에 연결되는 주입장치와, 상기 주입장치에 설치되어 상기 패커를 관통하는 질소 주입노즐과, 상기 주입장치와 연결되어 액화 질소를 공급하는 공급부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A packer which is inserted and fixed at the entrance of the perforation hole formed in the rock mass; an inner tube provided in the packer and containing water therein; an injection device connected to the packer; And a supply unit connected to the injection unit to supply the liquefied nitrogen.
그리고, 상기 패커에는 질소 배출관이 구비되는 것을 특징으로 한다.Further, the packer is provided with a nitrogen discharge pipe.
여기서, 상기 내측튜브의 외측에는 외측튜브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.Here, the outer tube is further provided on the outer side of the inner tube.
이때, 상기 질소 주입노즐은 내측튜브와 외측튜브 사이로 질소를 주입하는 것을 특징으로 한다.At this time, the nitrogen injection nozzle injects nitrogen into the gap between the inner tube and the outer tube.
그리고, 상기 내측튜브의 외주면에는 제1가압돌기가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.Further, a first pressing protrusion is further formed on the outer circumferential surface of the inner tube.
한편, 상기 외측튜브의 내주면에는 제2가압돌기가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.A second pressing protrusion is further formed on the inner circumferential surface of the outer tube.
여기서, 상기 천공홀에는 겔 또는 모래를 주입한 후 패커를 삽입 고정하는 것을 특징으로 한다.Herein, the holes are filled with a gel or sand, and then the packers are inserted and fixed.
또한, 상기 천공홀에 패커를 삽입한 후, 겔 또는 모래를 주입하는 것을 특징으로 한다.Further, after the packer is inserted into the perforation hole, gel or sand is injected.
이때, 상기 패커는 천공홀의 입구에 밀폐되게 설치되는 것을 특징으로 한다.At this time, the packer is installed to be hermetically sealed at the entrance of the perforation hole.
또한, 상기 패커는 천공홀의 내부로 삽입되는 것을 특징으로 한다.
Further, the packer is inserted into the perforation hole.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 암반에 천공장치를 사용하여 천공홀을 형성하고, 천공홀에 물이 들어있는 튜브와 액화 질소를 주입하여, 물이 얼 때 팽창하는 성질을 이용하여 암반에 크랙을 유도함으로써, 용이하게 암반을 파쇄할 수 있게 하는 효과가 있다.According to the present invention having the above-described structure, it is possible to form a perforation hole in a rock by using a piercing device, inject a tube containing water into the perforation hole and liquefied nitrogen, So that it is possible to easily break the rock bed.
그리고, 본 발명은 천공장치를 사용하여 암반에 형성한 천공홀에 질소를 주입할 때, 주입장치의 단부에 플랜지를 형성하여 천공홀 입구를 안정적으로 밀폐하고, 주입장치에 구비된 질소 주입노즐을 통하여 액화 질소를 주입하도록 하여, 물튜브 자체의 결빙팽창으로 보다 용이하게 암반에 크랙을 유도할 수 있게 하는 효과가 있다.When nitrogen is injected into a perforation hole formed in a rock by using a perforating device, a flange is formed at an end of the injecting device to stably seal the perforation hole entrance, and a nitrogen injection nozzle provided in the injection device So that cracks can be more easily induced in the rock bed due to freezing expansion of the water tube itself.
또한, 본 발명은 천공장치를 사용하여 암반에 형성한 천공홀에 질소를 주입하되, 천공홀의 입구를 패커를 사용하여 밀폐한 후, 주입장치의 노즐을 패커의 관통공을 통하여 천공홀 내부로 액화 질소를 주입하도록 하여, 물 튜브의 결빙 팽창으로 안정적으로 암반에 크랙을 유도할 수 있게 하는 효과가 있다.According to the present invention, nitrogen is injected into a perforation hole formed in a rock by using a perforating device, the inlet of the perforation hole is sealed using a packer, the nozzle of the injecting device is liquefied into the perforation hole through the perforation hole of the packer Nitrogen is injected, and there is an effect that a crack can be stably induced in the rock bed by freezing expansion of the water tube.
또한, 본 발명은 암반에 형성한 천공홀에 물과 질소를 주입할 때, 천공홀의 입구를 패커를 사용하여 밀폐하게 되는데, 이때, 패커의 내부에 물이 수용되는 튜브를 구비함으로써, 물을 주입하는 공정을 생략할 수 있어 보다 신속하게 암반에 크랙을 유도할 수 있게 하는 효과가 있다.In the present invention, when water and nitrogen are injected into a perforation hole formed in a rock, the inlet of the perforation hole is sealed by using a packer. At this time, since a tube accommodating water in the interior of the packer is provided, It is possible to omit the step of forming the cracks and to induce the cracks to the rocks more quickly.
또한, 본 발명은 암반에 천공장치를 이용하여 천공홀을 형성할 때, 천공홀의 내부에 크랙이 형성되어 있어, 물의 주입시 물이 외부로 누출되게 되므로, 암반의 내부에 겔(gel)을 미리 주입한 후 물과 액화 질소를 주입하도록 함으로써, 물이 외부로 누출되는 것을 방지하여, 안정적으로 암반에 크랙을 유도할 수 있는 효과가 있다.
In addition, since cracks are formed inside the perforation holes when the perforation holes are formed by using the perforation device in the rock bed, water is leaked to the outside when the water is injected. Therefore, By injecting water and liquefied nitrogen after the injection, water is prevented from leaking to the outside, and cracks can be stably induced in the rock bed.
도 1은 종래의 터널 굴착기의 단면도이다.
도 2는 도 1의 B'-B'선 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이다.
도 10은 본 발명에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치에서 사용되는 이중 진공관의 개념도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional tunnel excavator.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line B′-B ′ of FIG. 1.
3 is a conceptual diagram of a rock cracking apparatus using ice bombs in the form of a powder canister according to the present invention.
4 is a conceptual diagram of a rock cracking apparatus using ice bombs in the form of a powder canister according to another embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram of a rock cracking apparatus using ice bombs in the form of a powder canister according to another embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram of a rock cracking apparatus using ice bombs in the form of a powder canister according to another embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram of a rock cracking apparatus using ice bombs in the form of a powder canister according to another embodiment of the present invention.
8 is a conceptual diagram of a rock cracking apparatus using ice bombs in the form of a powder canister according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a conceptual view of a rock cracking apparatus using an ice bomb in the form of a gun barrel according to another embodiment of the present invention.
10 is a conceptual diagram of a double tube used in a rock cracking apparatus using an ice bomb in the form of a gun barrel according to the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted. It is to be understood that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
도 3은 본 발명에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이고, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치의 개념도이고, 도 10은 본 발명에 따른 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치에서 사용되는 이중 진공관의 개념도이다.
FIG. 3 is a conceptual view of a rock cracking apparatus using ice bombs according to the present invention, FIG. 4 is a conceptual view of a rock cracking apparatus using ice bombs in the form of a gun barrel according to another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a conceptual diagram of a rock cracking apparatus using ice bombs in the form of a powder canister according to another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a conceptual view of a rock cracking apparatus using ice bombs according to another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a conceptual diagram of a rock cracking apparatus using an ice bomb in the form of a powder canister according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a schematic view of a rock cracking apparatus using an ice bomb in the form of a powder canister according to another embodiment of the present invention. FIG. 9 is a conceptual view of a rock cracking apparatus using ice bombs in the form of a powder canister according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a conceptual view of a powder explosion- A schematic diagram of a double tube used in rock cracks device using an ice bomb in shape.
본 발명은 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치에 관한 것으로 도 3에 도시된 바와 같이 그 구성은 레이저 드릴, 착암기, 점보드릴, 워터제트 등의 다양한 천공장치(미도시)를 사용하여 암반(300)에 천공홀(310)을 형성하되, 상기 천공홀(310)의 입구에 삽입 고정되는 패커(200)와 상기 패커(200)에 연결되는 주입장치(100')와 상기 패커(200)에 구비되어 내부에 물이 수용되는 내측튜브(230)와 상기 주입장치(100')에 설치되어 패커(200)를 관통하는 질소 주입노즐(130)과 상기 주입장치(100')와 연결되어 액화 질소를 공급하는 공급부(미도시)로 이루어지는데, 액화 질소를 공급하는 공급부의 구성은 공지된 것이므로 별도의 상세한 설명은 생략하도록 한다.The present invention relates to a rock cracking apparatus using an ice bomb in the form of a powder canister. As shown in FIG. 3, the rock climb apparatus includes a rock drill, a rock drill, a jumbo drill, A
그래서, 상기 주입장치(100')는 질소 주입노즐(130)을 통하여 내측튜브(230)의 외부로 액화 질소를 주입하여, 내측튜브(230)에 수용된 물을 급속 냉각시켜, 얼음으로 변화시킨다.The injection apparatus 100 'injects the liquid nitrogen into the outside of the
이때, 물이 얼음이 되게 되면 부피가 팽창하게 되므로, 내측튜브(230)의 내부에 수용된 물이 얼음이 되면서 부피가 팽창하는 팽창력에 의해 천공홀(310)의 외벽에 크랙이 발생하게 되어, 암반(300)을 보다 용이하게 파쇄할 수 있게 된다.At this time, when the water becomes ice, the volume expands. As a result, the outer wall of the
그리고, 상기 패커(200)의 일측에는 상기 질소 주입노즐(130)을 통하여 주입된 질소를 배출하기 위한 질소 배출관(250)이 구비되는데, 상기 질소 배출관(250)은 주입장치(100')와 연결되어, 주입장치(100')를 통하여 외부로 배출되게 된다.A
한편, 상기 질소 주입노즐(130)과 질소 배출관(250)은 도 10에 도시된 바와 같이, 진공 이중관으로 이루어지게 되는데, 상기 진공 이중관은 내부관(132)과 외부관(134)으로 이루어지고, 내부관(132)과 외부관(134) 사이에는 진공으로 이루어지게 된다.As shown in FIG. 10, the
그래서, 액화 질소를 질소 주입노즐(130)을 통하여 천공홀(310) 내부로 주입할 때, 외부의 대기에 영향을 받지 않게 하여, 열 손실을 줄일 수 있게 된다.Therefore, when the liquefied nitrogen is injected into the
또한, 본 발명의 기술은 종래의 TBM(회전커트 굴삭)공법이나 NATM 공법(천공 및 화약 발파)에 적용하여 사용할 수도 있다.Also, the technique of the present invention can be applied to conventional TBM (rotary cutting excavation) method or NATM method (perforation and explosive blasting).
한편, 상기 주입장치(100')는 질소 배출관(250)과 연결되도록 설치할 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 질소 배출관(250)과 연결 설치되지 않고, 패커(200)에 설치되게 하여, 질소 배출관(250)을 통하여 외부로 직접 질소를 배출하게 할 수도 있다.4, the injector 100 'may be connected to the
그리고, 상기 내측튜브(230)의 외측에는 도 5에 도시된 바와 같이, 외측튜브(240)가 더 구비되는데, 상기 패커(200)를 관통하는 질소 주입노즐(130)은 상기 내측튜브(230)와 외측튜브(240)의 사이로 질소를 주입하게 된다.5, an
또한, 상기 질소 배출관(250) 역시 외측튜브(240)와 내측튜브(230)의 사이에 위치하여, 주입된 질소를 외부로 배출하게 된다.Also, the
이때, 상기 내측튜브(230)는 금속재질로 형성하고, 외측튜브(240)는 고무재질로 형성하게 된다.At this time, the
그리고, 상기 질소 주입노즐(130)과 질소 배출관(250)은 모두 전술한 진공 이중관으로 이루어진다.The
한편, 상기 내측튜브(230)의 외주면에는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1가압돌기(232)가 일정간격으로 형성되는데, 상기 질소 주입노즐(130)과 질소 배출관(250)은 상기 제1가압돌기(232)의 사이에 위치하도록 한다.6, first pressurizing
그래서, 액화 질소에 의해 내측튜브(230)에 수용된 물이 급속 냉각되어 얼음으로 변화할 때, 상기 제1가압돌기(232)가 외측튜브(240)을 가압하고, 그에 따라 천공홀(310)의 내주면을 가압하게 되므로, 제1가압돌기(232)에 의해 보다 높은 압력으로 천공홀(310)을 가압하게 되므로, 보다 용이하게 크랙을 유발하게 된다.When the water contained in the
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 외측튜브(240)의 내주면에는 제2가압돌기(242)를 형성함으로써, 액화 질소에 의해 내측튜브(230)에 수용된 물이 냉각되어 얼음이 될 때, 발생하는 팽창력에 의한 압력을 더욱 가중시키게 되어, 보다 용이하게 천공홀(310)에 크랙을 유발할 수 있게 된다.7, the second
그리고, 상기 내측튜브(230) 및 외측튜브(240)에 각각 제1,2가압돌기(232,242)를 형성함으로써, 주입되는 액화 질소의 대류 열전달 효율을 증가시키게 되며, 팽창시 작은 파편으로 붕괴되면서 팽창력이 고루 분포되게 된다.
By forming the first and second
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예로 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 천공홀(310)에는 미리 겔(GEL,320), 또는 모래(330)을 주입한 후, 패커(200)를 삽입 고정함으로써, 상기 겔(320)과 모래(330)가 천공홀(310)의 내주면에 형성된 미세한 크랙들을 막아주어, 천공홀(310)으로 주입되는 액화질소가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있으며, 패커(200)에 전술한 튜브(220), 내측튜브(230), 외측튜브(240)가 설치된 경우에는 천공홀(310)과 튜브(220), 내측튜브(230), 외측튜브(240) 사이의 이격공간을 매워주기 때문에, 물이 얼음으로 변화할 때, 팽창하는 압력을 보다 크게 하여, 크랙을 보다 용이하게 유도하게 한다.8, a gel (GEL) 320 or sand 330 is previously injected into the
여기서, 상기 패커(200)의 직경은 천공홀(310)의 입구 내경과 동일하거나 조금 크게 형성되어 입구에 억지끼움으로 결합되어 입구에 완전히 밀폐되게 되므로, 물이 얼음으로 변화할 때, 팽창하는 압력을 보다 크게 할 수 있게 된다.The diameter of the
이때, 상기 모래(330)는 젖은 모래 또는 마른 모래 모두를 사용할 수 있게 된다.
At this time, the sand 330 can use either wet sand or dry sand.
그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 천공홀(310)에 튜브(220) 또는 내,외측튜브(230,240)가 구비된 패커(200)를 주입한 후, 겔(320) 또는 모래를 채워 줌으로써, 튜브(220), 내측튜브(230), 외측튜브(240) 사이의 이격공간을 매워주어 물이 얼음으로 변화할 때, 팽창하는 압력을 보다 크게 하여, 크랙을 보다 용이하게 유도하게 한다.9, the
이때, 상기 튜브(220), 내,외측튜브(230,240) 및 패커(200)의 외경은 천공홀(310)의 내경 보다 작게 형성하여, 젖은 모래 또는 마른 모래를 용이하게 주입할 수 있으며 상기 천공홀(310)의 내부로 완전히 삽입하게 한다.At this time, the outer diameter of the tube 220, the inner and
한편, 나머지 구성들은 전술한 구성들과 동일하므로 별도의 설명은 생략하도록 한다.
Meanwhile, the remaining components are the same as those described above, so a detailed description thereof will be omitted.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
본 발명은 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천공장치를 이용하여 암반에 천공홀을 형성하고, 주입장치를 사용하여 천공홀의 내부에 물이 채워져 있는 밀폐튜브와 액화 질소를 주입함으로써, 물이 얼때 부피가 팽창하는 원리를 이용하여 암반에 크랙을 형성하여, 보다 용이하게 암반을 파쇄할 수 있게 하는 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a rock cracking apparatus using ice bombs in the form of a powder canister, and more particularly, to a rock cracking apparatus using an ice bomb in the form of a powder canister, in which a perforation hole is formed in a rock by using a punching apparatus, The present invention relates to a rock cracking apparatus using an ice bomb in the form of a powder canister, which is capable of easily breaking a rock by forming cracks in the rock by using the principle that the volume expands when water is frozen.
100,100' : 주입장치 102 : 공기 배출공
104 : 삽입돌부 106,106' : 질소 배출구
110 : 플랜지 120 : 물 주입노즐
122,132 : 내부관 124,134 : 외부관
130 : 질소 주입노즐 140 : 제1질소 주입관
200 : 패커 210 : 제2질소 주입관
220 : 튜브 230 : 내측튜브
232 : 제1가압돌기 240 : 외측튜브
242 : 제2가압돌기 250 : 질소 배출관
300 : 암반 310 : 천공홀
320 : 겔(GEL) 330 : 모래100, 100 ': injection device 102:
104: insertion protrusion 106, 106 ': nitrogen outlet
110: flange 120: water injection nozzle
122, 132: inner pipe 124, 134: outer pipe
130: nitrogen injection nozzle 140: first nitrogen injection tube
200: Packer 210: Second nitrogen inlet tube
220: tube 230: inner tube
232: first pressing projection 240: outer tube
242: second pressure projection 250: nitrogen discharge pipe
300: Rock 310: Perforated hole
320: Gel (GEL) 330: Sand
Claims (10)
상기 패커에 구비되어 내부에 물이 수용되는 내측튜브와,
상기 패커에 연결되는 주입장치와,
상기 주입장치에 설치되어 상기 패커를 관통하는 질소 주입노즐과,
상기 주입장치와 연결되어 액화 질소를 공급하는 공급부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치.
A packer which is inserted and fixed in an inlet of a perforation hole formed in a rock,
An inner tube provided in the packer to receive water therein,
An injector connected to the packer,
A nitrogen injection nozzle installed in the injection device and passing through the packer,
Rock cracking device using a powder-explosive ice bomb characterized in that it comprises a supply unit connected to the injection device for supplying liquefied nitrogen.
상기 패커에는 질소 배출관이 구비되는 것을 특징으로 하는 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치.
The method of claim 1,
The packer is a rock cracking device using a gunpowder ice bomb, characterized in that the nitrogen discharge pipe is provided.
상기 내측튜브의 외측에는 외측튜브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치.
The method of claim 1,
Rock cracking device using the blast bomb-shaped ice bomb, characterized in that the outer tube is further provided on the outside of the inner tube.
상기 질소 주입노즐은 내측튜브와 외측튜브 사이로 질소를 주입하는 것을 특징으로 하는 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치.
The method of claim 3,
The nitrogen injection nozzle is a rock cracking device using an ignition bomb type ice bomb, characterized in that the injection of nitrogen between the inner tube and the outer tube.
상기 내측튜브의 외주면에는 제1가압돌기가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치.
The method of claim 3,
Rock cracking device using the powder-explosive ice bomb, characterized in that the first pressing projection is further formed on the outer peripheral surface of the inner tube.
상기 외측튜브의 내주면에는 제2가압돌기가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치.
The method of claim 3,
Rock cracking device using the powder-explosive ice bomb, characterized in that the second pressing projection is further formed on the inner peripheral surface of the outer tube.
상기 천공홀에는 겔 또는 모래를 주입한 후 패커를 삽입 고정하는 것을 특징으로 하는 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치.
The method of claim 1,
The rock cracking device using a powder-explosive ice bomb, characterized in that the packer is inserted and fixed injecting the gel or sand in the drilling hole.
상기 천공홀에 패커를 삽입한 후, 겔 또는 모래를 주입하는 것을 특징으로 하는 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치.
The method of claim 1,
After the packer is inserted into the drilling hole, a rock cracking device using a gunpowder-shaped ice bomb, characterized in that the injection of gel or sand.
상기 패커는 천공홀의 입구에 밀폐되게 설치되는 것을 특징으로 하는 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치.
9. The method according to claim 7 or 8,
The packer is a rock cracking device using an ice bomb in the form of gunpowder, characterized in that the installation is sealed at the inlet of the drilling hole.
상기 패커는 천공홀의 내부로 삽입되는 것을 특징으로 하는 화약통 형태의 얼음폭탄을 이용한 암반 크랙 장치.
9. The method according to claim 7 or 8,
The packer is a rock cracking device using a gunpowder ice bomb, characterized in that inserted into the interior of the drilling hole.
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