KR20140130091A - 슬라이딩붐을 이용한 암파쇄공법 및 이를 위한 암파쇄장치. - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬라이딩붐을 이용한 암파쇄굴삭공법은 본체부에 설치된 메인붐의 단부에 회동가능하게 설치되는 하우징부에 슬라이딩 가능하게 설치되며 메인붐과 하우징부재에 설치되어 제 1액튜에이터에 의해 전전후진되는 슬라이딩붐의 단부에 암파쇄기를 설치하는 암파쇄기설치단계와, 본체부에 설치되는 메인붐을 차체보다 상방으로 회전시켜 암파쇄기를 터널 천장 또는 측벽의 파쇄부에 밀착시켜 암을 파쇠하는 제 1차 암파쇄단계와, 상기 제1차 암파쇄단계에 의해 지중 터널의 천장의 암을 파쇄하면서 상기 슬라이딩 붐을 하우징부재에 구동부에 의해 구동부에 의해 전진시켜 암을 파쇄하는 2차 암파쇄단계를 포함한다.
본 발명의 암파쇄굴삭공법은 굴삭기의 메인붐이 회전되게 설치됨으로서 메인붐의 길이 방향으로 파쇄력(이송력)을 재공하지 못하는 근본적인 문제점을 해결하여 암파쇄 및 굴착효율을 향상시킬 수 있다.

Description

슬라이딩붐을 이용한 암파쇄공법 및 이를 위한 암파쇄장치.{rock fracture method and apparatus utilizing sliding boom}

본 발명은 암파쇄공법 및 이를 위한 암파쇄장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 터널의 내부에서 붐을 전,후진시켜 터널의 벽면과 천장의 암을 원활하게 파쇄하고 굴착할 수 있는 슬라이딩붐을 이용한 암파쇄공법 및 이를 위한 암파쇄장치에 관한 것이다.

터널을 굴착함에 있어, 터널공법의 선정은 굴착 대상부의 지질상태에 기초한 시공의 안전성, 경제성, 시공의 편이성 등을 종합적으로 검토하여 이루어진다. 최근 주로 사용되는 터널공법으로는 재래식의 공법과 함께 NATM(New Austrian Tunnel Method) 공법, TBM(Tunnel boring Machine) 공법, 실드공법, 세미실드공법, 메서쉴드공법(Messer Shield Method), 파이프루프공법(Pipe Roof Method) 등이 있다.

상기 NATM 공법은 재래식 공법에 비해서 월등한 경제성과 안정성이 입증되어 도심지 및 산악지역의 대부분 터널에 적용되고 있다. 재래식 공법이 철재 스틸 립(Steel Rib)과 콘크리트 라이닝(터널내벽을 보호하는 콘크리트 보강벽체)을 주요한 지보재(支保材)로 사용한다면, NATM 공법은 지반 자체가 주요한 지보재로서 숏크리트(Shotcrete), 락 볼트(Rock Bolt)를 사용하여 굴착 표면을 강화시켜 암질이 연약한 부위에서도 효과적으로 공사를 수행할 수 있다.

상기 NATM 공법은 지주를 세우지 않더라도 전술한 바와 같이 터널 주변의 지반 자체로 하여금 지주 역할을 하도록 하여 막대한 하중을 견디게 하므로, 토질과 지반의 영향에 관계없이 터널시공을 할 수 있다는 장점을 가진다. 그러나 발파에 의한 낙반사고나 주변 자연환경의 파괴 및 심각한 소음발생 등의 단점이 있고, 다량의 지보재(락 볼트, 숏크리트)가 요구되며, 발파 장비, 지보재 등 다수의 장비가 요구되어 작은 단면을 가진 터널굴착에는 부적합 하다는 단점이 있다.

TBM(Tunnel boring Machine) 공법은 정상적인 화약장전에 의한 발파 작업이 불가능한 지역(해저터널, 지반이 약한 지역)에서 터널 시공 시 주로 이용하는 방법이다. 이 TBM공법은 TBM(Tunnel boring Machine)이라는 터널굴착 기계를 이용한 방식이다.

이러한 터널 굴착기계를 이용하여 터널을 굴착하는 방식은 굴착기계가 상대적으로 좁은 공간내에서 벽면과 천정을 굴착하여야 하므로 작업성이 용이하지 않다. 터널을 굴착하기 위한 부분이 암반으로 이루어진 경우, 한정된 좁은 공간에서 굴착작업이 이루어지게 되므로 장비의 운용에 많은 제약을 받게 된다. 특히, 터널의 천장과, 이 천장과 근접되는 측벽의 굴착 시 통상적인 굴삭장비인 굴삭기를 이용하여 붐에 니퍼, 브레이커, 버?? 등을 장착하여 굴착하는 경우, 굴삭기의 붐이 상방으로 들린 상태에서는 니퍼, 브레이커, 버?? 등에 굴삭을 위해 압력을 가할 수 없는 문제점이 있다. 굴삭기의 붐이 들린 상태에서 굴삭을 위한 어태치먼트 즉, 브레이커나 니퍼를 전진시킬 수 없으므로 상방향으로 굴삭이 불가능하다.

대한민국 특허등록 제 1054380호에는 터널굴착공법이 게시되어 있으며, 대한민국 특허공개 제 2008-039369호에는 무진동 터널굴착공법 및 그 장치가 게시되어 있다.

대한민국 특허등록 제 1054380호. 대한민국 특허공개 제 2008-039369호.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 지중의 터널을 굴착함에 있어서, 천장과 상대적으로 높은 벽면의 암의 파쇄 시 암의 파쇄를 위한 파쇄 또는 굴삭력의 인가가 용이하고, 나아가서는 암파쇄 및 굴착작업을 원활하게 수행할 수 있는 슬라이딩붐을 이용한 암파쇄공법 및 이를 위한 암파쇄장치를 제공함에 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 굴삭을 위한 어태치먼트를 굴착방향으로 이동시킬 수 있어 상방향으로의 굴삭효율을 높일 수 있는 슬라이딩붐을 이용한 암파쇄공법 및 이를 위한 암파쇄장치를 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 터널전용 암파쇄공법은

본체부에 설치된 메인붐의 단부에 회동가능하게 설치되는 하우징부에 슬라이딩 가능하게 설치되며 메인붐과 하우징부재에 설치되어 제 1액튜에이터에 의해 전전후진되는 슬라이딩붐의 단부에 암파쇄기를 설치하는 암파쇄기설치단계와,

본체부에 설치되는 메인붐을 차체보다 상방으로 회전시켜 암파쇄기를 터널 천장 또는 측벽의 파쇄부에 밀착시켜 암을 파쇠하는 제 1차 암파쇄 및 굴착단계와,

상기 제1차 암파쇄 및 굴착단계에 의해 지중 터널의 천장의 암을 파쇄하면서 구동부에 의해 상기 슬라이딩 붐을 하우징부재에 대해 전진시켜 암을 파쇄하는 2차 암파쇄 및 굴착단계를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 터널 전용 암파쇄장치는 본체부에 설치되는 메인붐과, 상기 메인붐의 단부에 회동가능하게 설치되는 하우징부재와, 상기 메인붐과 하우징부재에 설치되어 메인붐에 대해 하우징부재를 회전시키는 제 1액튜에이터와, 상기 하우징부재에 슬라이딩 가능하게 설치되며 단부에 굴착을 위한 암파쇄기가 설치되는 슬라이딩붐과, 상기 하우징부재와 슬라이딩붐에 설치되어 상기 하우징부재에 대해 슬라이딩붐을 전, 후진시키는 제 3액튜에이터를 구비하며, 상기 제 3액튜에이터를 독립적으로 구동하여 암파쇄가 이루어지는 동안 상기 슬라이딤붐을 전진 및 후진시키기 위한 제 3액튜에이터 구동부를 구비한 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 터널 암파쇄공법 및 이를 수행하기 위한 터널전용 암파쇄장치는 지중의 터널을 굴착함에 있어서, 좁은공간에서 암파쇄기의 파쇄영역을 확대할 수 있으며, 암파쇄에 따른 작업효율을 대폭향상시킬 수 있다.

특히 본 발명의 암파쇄장치는 기존의 굴착기와 같은 파쇄장비를 이용하여 천공할 수 없는 천정 및 벽체의 상부영역을 천공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 터널전용 암파쇄장치에 의해 터널굴착작업이 이루어지는 상태를 나타내 보인 측단면도,
도 2는 도 1에 도시된 터널용 암파쇄장치의 메인붐에 슬라이딩붐이 설치된 상태를 나타내 본인 사시도.
도 3는 슬라이딩붐을 전후진시키기 위한 제 3액튜에이터구동부를 나타내 보인 유압회로도,
도 4는 슬라이딩붐에 설치된 진동니퍼에 의해 암파쇄 상태를 나타내 보인 측면도,
도 5는 슬라발명에 버켓이 설치되어 터널을 굴착하는 상태를 나타내 보인 측면도.

본 발명은 지중의 터널 굴착 시 연암 또는 경암을 파쇄하기 위한 슬라이딩붐을 이용한 암파쇄공법 및 이를 수행하기 위한 터널전용 암파쇄장치를 나타내 보인 것으로, 그 일 실시예를 도 1 내지 도 5에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 터널전용 암파쇄장치(10)는 지중에 설치되는 터널의 굴착 시 사암, 경암, 연약지반 등을 굴착할 수 있는 것으로, 암파쇄장치의 본체부(11)와, 상기 본체부(11)에 설치되는 메인붐(20)을 구비한다. 상기 본체부(11)에는 도면에 도시되어 있지 않으나 자체와, 이의 이동을 위한 무한궤도, 구동을 위한 엔진, 각종 액튜에이터를 구동시키기 위한 유압유 펌핑유닛 등을 구비할 수 있다. 그리고 상기 본체부(11)에 설치되는 메인붐(20)은 본체부(11)에 일측단부가 힌지축에 의해 연결되고, 타측단부가 본체부(11)에 상하 방향으로 회동가능하게 설치된다. 상기 본체부(20)에 대한 메인붐(20)의 회동은 본체부(11)와 메인붐(20)에 양 단부가 연결되는 제1액튜에이터(21)인 유압실린더로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 메인붐(20)의 단부에는 길이 방향으로 가이드 중공부(31)가 형성된 하우징부재(30)가 회동가능하게 설치된다. 상기 메인붐(20)에 대한 하우징부재(30)의 결합은 하우징부재(30)의 하면으로부터 하방으로 연장되는 지지브라켓부(32)가 형성되고, 이 지지브라켓부(32)은 메인붐(20)과 힌지축(33)에 의해 연결된다. 그리고 하우징부재(30)는 메인붐(20)에 설치된 제2액튜에이터(34)의 제2로드(34a)와 힌지연결되어 메인붐(20)에 대해 회동된다.

그리고 상기 하우징부재(30)의 가이드 중공부(31)에는 하우징부재(30)에 대해 슬라이딩 가능하게 슬라이딩붐(40)이 설치된다. 상기 하우징부재(30)에 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬라이딩붐(40)은 상기 하우징부재(30)와 슬라이딩붐(40)에 양단부가 결합된 제 3액튜에이터(50)에 의해 전후진되며, 슬라이딩붐(40)의 단부에는 암을 파쇄하기 위한 암파쇄기(70), 버켓, 니퍼(ripper), 브레이커 등과 같은 굴착기 어태치먼트가 설치된다. 상기 어태치먼트는 굴착기의 작업조건에 따라 다양하게 설치될 수 있다.

상기 제 3액튜에이터(50)는 독립적으로 구동되어 암파쇄가 이루어지는 동안 상기 슬라이딩붐(40)을 전진 및 후진시키기 위한 제 3액튜에이터 구동부를 구비한다. 상기 제 3액튜에이터(50)는 유압실린더로 이루어지는데, 유압실린더의 본체는 하우징부재(30)에 힌지연결되고, 유압실린더의 로드는 슬라이딩붐(40)에 힌지연결된다. 상기 제 3액튜에이터는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 하우징부재(30)의 가이드 중공부(미도시)에 슬라이딩되는 슬라이딩붐(40)을 전, 후진시킬 수 있는 구조이면 가능하다. 그리고 상기 제 3액튜에이터(50)는 암파쇄가 이루어지는 동안 상기 슬라이딩붐(40)을 전진 및 후진시키기 위한 독립적인 제 3액튜에이터 구동부(60)를 구비한다. 상기 제 3액튜에이터(50)를 독립적으로 구동시키기 위한 제 3액튜에이터구동부(60)는 제 3액튜에이터(50)의 유압을 공급하기 위한 제1,2포트(61)(62)와, 포트에 연결되어 윤활유를 공급 및 배출하기 위한 제 1,2연결관(63)(64)들과, 상기 제1,2연결관(63)(64)와 연결되어 제1,2포트에 선택적으로 유압유를 공급 및 배출하기 위한 컨트롤밸브(65)와, 상기 제 2순환관과 연결되는 유압펌프(66)와 릴리이프밸브(67)을 구비할 수 있다. 상기 제 3액튜에이터구동부(60)는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 제3액튜에이터(50)를 독립적으로 구동시킬 수 있는 구조이면 가능하다.

한편, 상기 슬라이딩붐(40)의 단부에 설치되는 암파쇄기는 상술한 바와 같이 진동니퍼, 유압브레이커 등으로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지는 안는다. 진동니퍼 본 발명인이 개발하여 출원하여 등록(대한민국 등록번호 제 878296호)것을 사용함이 바람직하며, 유압브레이커는 본 발명인이 개발한 무소음 유압브레이커(대한민국 특허등록 제 1025030호)를 사용함이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 암파쇄장치를 이용한 본 발명에 따른 터널전용 암파쇄공법은 본체부(11)에 설치된 메인붐(20)의 단부에 회동가능하게 설치되는 하우징부에 슬라이딩 가능하게 설치되며 메인붐(20)과 하우징부재(30)에 설치되어 제 3액튜에이터(50)에 의해 전후진되는 슬라이딩붐(40)의 단부에 암파쇄기(70)를 설치하는 암파쇄기설치단계를 수행한다.

상기 암파쇄장치의 설치가 완료되면, 본체부(11)에 설치되는 메인붐(20)의 단부측이 본체부보다 상부에 위치되도록 회동시켜 메인붐(11)의 단부에 설치된 암파쇄기(100)를 터널 천장 또는 측벽의 파쇄부에 밀착시켜 암을 파쇄하는 제 1차 암파쇄 및 굴착단계를 수행하고, 상기 제1차 암파쇄 및 굴착단계에 의해 지중 터널의 천장의 암을 파쇄하면서 상기 슬라이딩붐(40)을 하우징부재(30)에 대해 독립된 제 3액튜에이터 구동부(50)에 의해 슬라이딩붐(40)을 전진시켜 암파쇄기(100)을 상방을 가압함으로써 굴삭기의 본체부(11)에 대해 메인붐(20)의 회전력과 전진에 의한 길이방향으로 압력이 암파쇄기(100)에 전달되어 터널을 굴착할 수 있는 제 2차 암파쇄 및 굴착단계를 포함한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 터널전용 암파쇄장치를 이용한 암파쇄공법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 도 4,5에 도시된 바와 같이 슬라이딩붐(40)을 이용한 암파쇄굴착공은 지중의 터널을 굴착하는 과정에서 지면과 벽면 및 천정 등의 굴착작업을 수행하게 되는데, 종래 굴착기를 이용을 이용한 암파쇄의 경우, 본체부의 붐에 단부에 파쇄기가 설치되고, 단순히 붐의 회전력에 의해서만 암을 파쇄하게 되므로 천장과 측벽의 암파쇄 및 굴착 시 암의 파쇄 및 굴착력을 암파쇄 방향으로 제공할 수 없었다.

즉, 천장의 굴착 시 슬라이딩붐(40)의 단부에 설치된 암파쇄기는 회전방향으로만 외력을 가할 수 있으므로 암의 파쇄 및 굴착을 원활하게 수행할 수 없다.

그러나 본 발명의 암파쇄장치를 이용하여 암을 파쇄하거나 굴착하는 경우, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이 천장측의 측벽을 천공 및 굴착하기 위해 메인붐(20)에 상방으로 회전시키게 되면 슬라이딩붐(40)의 단부에 설치된 암파쇄기(70)는 측벽에 경사방향으로 위치하게 된다. 이 상태에서 제1차암파쇄 및 굴착단계를 수행한다. 이 상태에서 암파쇄작업은 암파쇄기(70) 즉, 진동니퍼의 블레이드의 진동범위 및 메인붐의 회전에 의해 굴착 및 암의 파쇄기 이루어지게 된다.

제 1차 암파쇄 및 굴착단계를 수행하는 과정에서 암파쇄기인 진동니퍼의 암파쇄력을 높이기 위해서는 구동부(60)를 조작하여 슬라이딩붐(40)을 메이붐(20)에 장착된 하우징부재(30)에 대해 전진시킨다. 이와 같이 하면, 전방측으로 이동시켜 상기 암파쇄기(100)인 진동니퍼에 파쇠압력을 가하여 굴착 및 암의 파쇄력을 높이는 제 2차 암파쇄 및 굴착단계를 수행한다. 상기 제 2차 암파쇄 및 굴착단계의 수행으로 인하여 본체부(11)에 대해 메인붐이 반경방향으로 회전함으로써 반경방향의 외측으로 파쇄 및 굴착력을 제공할 수 없는 기존장비의 문제점을 근본적으로 해결할 수 있다. 여기에서 상기 슬라이딩붐(40)은 파쇄 및 굴착이 이루어지과정 또는 파쇄 및 굴착작업이 이루어지기 전에 메인붐(20)에 대해 제 2액튜에이터에 의해 하우징부재(30)을 소정의 각도로 회전시킬 수 있으며, 하우징부재(40)에 설치된 제 4액튜에이터(80)에 의해 암파쇄기(70)를 회전시킬 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 슬라이딩붐(40)의 단부에 버??이 설치되어 굴착작업의 경우에도 상술한 바와 같이 슬라이딩 붐이 전후진되면서 본체부 이상으로 메인붐이 회전됨으로써 버??을 전진시키지 못함으로써 파상되는 작업효율의 저하를 방지할 수 있다.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 슬랑딩붐을 이용한 암파쇄굴착공법은 종래 굴착기를 이용하여 터널의 굴착 및 암파쇄 시 메인붐(20)의 반경 이상의 외측방향으로 굴착 및 파쇄를 위한 굴착 및 파쇄를 위한 압력을 암파쇄기(70)에 제공할 수 있으므로 터널의 굴착에 따른 작업효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명의 슬라이드붐을 이용한 암파쇄굴착 공법 및 그 장치는 토목공사, 건축을 위한 공사현장에 널리 적용 가능하다.

Claims (2)

1. 본체부에 설치된 메인붐의 단부에 회동가능하게 설치되는 하우징부에 슬라이딩 가능하게 설치되며 메인붐과 하우징부재에 설치되어 제 1액튜에이터에 의해 전전후진되는 슬라이딩붐의 단부에 암파쇄기를 설치하는 암파쇄기설치단계와,
   본체부에 설치되는 메인붐을 본체부보다 상방으로 회전시켜 암파쇄기를 터널 천장 또는 측벽의 파쇄 및 굴착부위에 밀착시켜 암을 파쇄 및 굴착하는 제 1차 암파쇄 및 굴착단계와,
   상기 제1차 암파쇄 및 굴착단계에 의해 지중 터널의 천장의 암을 파쇄 및 굴착하면서 상기 슬라이딩 붐을 하우징부재에 액튜에이터구동부에 의해 메인붐의 길이방향으로 전진시켜 암을 파쇄 및 굴착하는 2차 암파쇄 및 굴착단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 슬라이딩붐을 이용한 암파쇄굴삭공법.
2. 본체부에 설치되는 메인붐과, 상기 메인붐의 단부에 회동가능하게 설치되는 하우징부재와, 상기 메인붐과 하우징부재에 설치되어 메인붐에 대해 하우징부재를 회전시키는 제 1액튜에이터와, 상기 하우징부재에 슬라이딩 가능하게 설치되며 단부에 굴착을 위한 암파쇄기가 설치되는 슬라이딩붐과, 상기 하우징부재와 슬라이딩붐에 설치되어 상기 하우징부재에 대해 슬라이딩붐을 전, 후진시키는 제 3액튜에이터를 구비하며, 상기 제 3액튜에이터를 독립적으로 구동하여 암파쇄가 이루어지는 동안 상기 슬라이딤붐을 전진 및 후진시키기 위한 제 3액튜에이터 구동부를 구비한 것을 특징으로 하는 슬라이딩 붐을 이용한 암파쇄장치.
   

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