KR20180049574A - 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 a, 굴착 대상 암반의 절리면 상태를 조사하여 상기 암반의 유형을 분류하는 단계와, b, 상기 암반의 유형에 따라 할암공의 배치를 설정하는 할암공 설정단계와, c, 상기 단계 b 에서 설정된 대로 천공장치를 이용하여 암굴착 예정 깊이까지 일시에 천공하는 할암공 천공 단계와, b , e, 상기 할암공의 사이 또는 주변부를 브레이커로 타격하여 상기 암반을 암괴로 분리하는 암괴 분리 단계와, f, 분리된 상기 암괴를 걷어내는 버력제거 단계를 포함하되, 상기 천공장치에는 상기 할암공에 물을 분사하기 위한 펌프와 분사장치가 구비된 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법이 제공된다.
본 발명에 따른 에 따르면, 할암공 천공 시 암굴착 예정 깊이까지 일시에 천공하고, 천공중이거나 천공된 할암공에 물을 채워 절리를 물리적으로 약화시키고, 틈새를 확대하여 자유면으로 이용할 수 있으며, 할암기를 사용하지 않고 암반굴착을 할 할암방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법{Rock splitting using discontinuity face force relaxation method}
본 발명은 암반굴착방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발파가 허용되지 않는 장소에서 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법에 관한 것이다.
지하에 구조물을 설치함에 있어서, 구조물 설치위치에 암반이 나타날 경우 암반을 제거시켜 주어야만 한다.
현재 실시되고 있는 수직구 암반굴착 방법에는 브레이커(Breaker)에 의한 칩핑(chipping) 방식, 할암기(Rock splitter)에 의한 방식, 약제 팽창압력을 이용하는 방식, CO₂Gas 폭발 압력에 의한 할암방식, 심빼기 공 확장 방식 등이 있다.
도 1은 상기 수직구 암반굴착 방법 중 할암기에 의한 할암방식을 나타낸 예시도이며, 이러한 방식은 별도의 천공기를 사용하여 직경 50~200mm의 홀(Hole)을 암반상에 천공한 후, 천공된 홀 내에 할암 쐐기날을 삽입하고 가압부재가 쐐기날에 삽입되어 쐐기날이 천공홀 내측으로 밀려 암석을 쪼개는 방법을 사용하거나, 천공된 홀 내에 유압으로 확장되는 할암봉(splitter)을 삽입하여 실린더를 확대시키는 방식에 의해 암석을 쪼개는 방법이 있다.
이 방식의 경우, 최소 2개 면의 자유면이 확보되어야 암반이 파괴되는데 2개 면의 자유면을 확보하기 어려우며, 할암공의 천공 깊이가 1m 내로 얕아서 천공, 할암, 버력처리가 반복 시행됨으로써 암굴착 능률이 낮은 문제점이 있다.
또한, 천공 깊이가 얕아서 암반의 절리와의 교차 빈도가 낮아 절리를 자유면으로 이용하기 어려우며, 할암기에 의해 전적으로 암파쇄에 의존하게 되며, 할암기 취급에 있어 별도의 인력과 동력이 필요하며 취급이 용이하지 않다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 절리면 간격과 방향을 고려해서 할암공의 배열과 간격을 결정하여 할암공을 천공하며, 할암공 천공 시 암굴착 예정 깊이까지 일시에 천공하여 천공 시 발생되는 충격과 진동이 절리면에 장시간 가해져 절리면을 이완 및 틈새를 확장시키고, 천공중이거나 천공된 할암공에 물을 채워 천공장치에서 분사되는 압축공기와 혼합되어 절리면에 끼어 있는 이물질을 씻겨냄으로써 틈새를 확장시켜 암반의 강도를 저하시키며, 브레이커로 할암공 주변부를 타격하여 이완 및 틈새가 확장된 절리를 따라 암괴로 분리시킴으로써 할암기를 사용하지 않고 암반굴착을 할 수 있는 절리면 강제이완을 이용한 할암방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 a, 현장 지표지질 조사 또는 시추조사 및 시추공내영상촬영(BIPS)을 통해 굴착 대상 암반의 절리면 상태를 조사하여 상기 암반의 유형을 분류하는 단계와, b, 상기 암반의 유형에 따라 할암공의 배치를 설정하는 할암공 설정단계와, c, 상기 단계 b 에서 설정된 대로 천공장치를 이용하여 암굴착 예정 깊이까지 일시에 천공하는 할암공 천공 단계와, b 에서 설정된 대로 천공하는 할암공 천공 단계와, d. 상기 천공중이거나 천공된 할암공에 물을 채우는 할암공 물 주입 단계와, e, 상기 할암공의 사이 또는 주변부를 브레이커로 타격하여 상기 암반을 암괴로 분리하는 암괴 분리 단계와, f, 분리된 상기 암괴를 걷어내는 버력제거 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법이 제공된다.
또한, 상기 암반의 유형을 분류하는 단계는, 시추기를 이용하여 시추공을 형성하는 단계와, 상기 시추공의 공내영상을 촬영하여 공내영상 이미지를 획득하는 단계와, 상기 공내영상 이미지에서 상기 절리면 간의 간격이 2000mm 미만 600mm 이상인 암반을 제1암반으로 분류하는 단계와, 상기 공내영상 이미지에서 상기 암반의 절리면 간의 간격이 600mm 미만 200mm 이상인 암반을 제2암반으로 분류하는 단계와, 상기 공내영상 이미지에서 상기 암반의 절리면 간의 간격이 200mm 미만 60mm 이상인 암반을 제3암반으로 분류하는 단계와, 상기 공내영상 이미지에서 상기 암반의 절리면 간의 간격이 60mm 이하인 암반을 제4암반으로 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법이 제공된다.
또한, 상기 암반의 유형을 분류하는 단계는 시추기를 이용하여 코아 시료를 채취하는 단계와, 상기 시추된 코아의 코아회수율(TCR; Total core recovery)이 100%인 암반을 제1암반으로 분류하는 단계와, 상기 시추된 코아의 코아회수율(TCR)이 100%미만 90%이상인 암반을 제2암반으로 분류하는 단계와, 상기 시추된 코아의 코아회수율(TCR)이 90%미만 70%이상인 암반을 제3암반으로 분류하는 단계와, 상기 시추된 코아의 코아회수율(TCR)이 70%미만 40%이상인 암반을 제4암반으로 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법이 제공된다.
또한, 상기 암반의 유형을 분류하는 단계는 시추기를 이용하여 코아 시료를 채취하는 단계와, 상기 시추된 코아의 암질지수(RQD; rock quality designation)가 100%인 암반을 제1암반으로 분류하는 단계와, 상기 시추된 코아의 암질지수(RQD)가 100%미만 70%이상인 암반을 제2암반으로 분류하는 단계와, 상기 시추된 코아의 암질지수(RQD)가 70%미만 40%이상인 암반을 제3암반으로 분류하는 단계와, 상기 시추된 코아의 암질지수(RQD)가 40%미만 20%이상인 암반을 제4암반으로 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법이 제공된다.
또한, 상기 할암공 설정단계는 상기 할암공의 직경을 200mm 또는 400mm 로 결정하는 단계와, 상기 암반의 표면에 관측되는 주절리(제1절리)의 방향과 평행하게 상기 할암공을 배열하는 단계와, 상기 할암공 간의 상, 하, 좌, 우는 일정간격으로 직각이 되게 배열하는 단계와, 상기 할암공 간의 간격을 설정하는 단계를 포함하는 하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법이 제공된다.
또한, 상기 굴착대상 암반이 상기 제1암반인 경우, 상기 할암공의 직경(D1)이 200mm일 때, 상기 할암공의 간격은 2.5ㅧD1이고, 상기 할암공의 직경(D2)이 400mm일 때, 상기 할암공의 간격은 1.75ㅧD2로 설정하는 단계와, 상기 굴착대상 암반이 상기 제2암반인 경우, 상기 할암공의 직경(D1)이 200mm일 때, 상기 할암공의 간격은 3.0ㅧD1이고, 상기 할암공의 직경(D2)이 400mm일 때, 상기 할암공의 간격은 2.0ㅧD2로 설정하는 단계와, 상기 굴착대상 암반이 상기 제3암반인 경우, 상기 할암공의 직경(D1)이 200mm일 때, 상기 할암공의 간격은 3.5ㅧD1이고, 상기 할암공의 직경(D2)이 400mm일 때, 상기 할암공의 간격은 2.25ㅧD2로 설정하는 단계와, 상기 굴착대상 암반이 상기 제4암반인 경우, 상기 할암공의 직경(D1)이 200mm일 때, 상기 할암공의 간격은 4.0ㅧD1이고, 상기 할암공의 직경(D2)이 400mm일 때, 상기 할암공의 간격은 2.5ㅧD2로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법이 제공된다.
또한, 상기 할암공 물 주입 단계는 상기 천공장치에 물을 분사하기 위한 노즐과 펌프를 준비시키는 단계와, 상기 천공장치에 공기압축기(air compressor)를 준비시키는 단계와, 상기 공기압축기에서 분출되는 압축공기와 상기 노즐에서 분사되는 물이 혼합되어 고압수를 상기 할암공에 분출시키는 단계와, 상기 분출된 고압수가 상기 절리면 틈새로 침투하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법이 제공된다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 에 따르면, 할암공 천공 시 암굴착 예정 깊이까지 일시에 천공하고, 천공중이거나 천공된 할암공에 물을 채워 절리를 물리적으로 약화시키고, 틈새를 확대하여 자유면으로 이용할 수 있으며, 할암기를 사용하지 않고 암반굴착을 할 수 있는 절리면 강제이완을 이용한 할암방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 할암방법을 설명하기 위한 예시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 할암방법을 나타내는 순서도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 할암방법을 나타내는 공정도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 할암방법을 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 할암공 천공과정을 보여주는 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 절리면 틈새 확장을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 할암공 설치 형태를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴삭기에 장착된 천공기를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 할암공 간격 설정 기준을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
첨부된 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 할암방법을 나타내는 순서도, 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 할암방법을 나타내는 공정도, 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 할암방법을 보여주는 도면, 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 할암공 천공과정을 보여주는 도면, 도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 절리면 틈새 확장을 나타내는 도면, 도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 할암공 설치 형태를 나타내는 도면, 도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴삭기에 장착된 천공기를 나타내는 도면, 도 9는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 할암공 간격 설정 기준을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은 할암기를 사용하지 않는 암파쇄 방법으로써 할암공 천공 시 암굴착 예정 깊이까지 일시에 천공하고, 천공중이거나 천공된 할암공에 물을 채워 절리를 물리적으로 약화시키고, 틈새를 확대하여 자유면으로 이용할 수 있는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법을 제공한다.
우선, 도 2 내지 도 6 및 도 8을 참조하면 본 발명에 따른 할암방법은 현장 지표지질 조사 또는 시추조사 및 시추공내영상촬영(BIPS)을 통해 굴착 대상 암반(R)의 절리면 상태를 조사하여 상기 암반의 유형을 분류하는 단계(S110)와, 상기 암반의 유형에 따라 할암공(h)의 배치를 설정하는 할암공 설정단계(S120)와, 상기 할암공 설정단계(S120)에서 설정된 대로 천공장치를 이용하여 암굴착 예정 깊이까지 일시에 천공하는 할암공 천공 단계; (S130)와, 상기 천공중이거나 천공된 할암공(h)에 물을 채우는 할암공 물 주입 단계(S140)와 상기 할암공(h)의 사이 또는 주변부를 브레이커(B)로 타격하여 상기 암반(R)을 암괴로 분리하는 암괴 분리 단계(S150)와, 상기 분리된 암괴를 걷어내는 버력제거 단계(S160)를 포함한다.
또한, 상기 버력제거 단계(S160) 이후에, 상기 할암공(h)의 길이를 다단으로 구획하여 상기 암괴 분리 단계(S150) 및 버력제거 단계(S160)를 반복 수행하여 상기 암굴착 예정 깊이(H)까지 굴착하는 단계를 더 포함한다.
그리고 상기 할암공(h)의 길이를 다단으로 구획하는 구획길이(H`)는 400mm 내지 600mm이다.
한편, 상기 암반의 유형을 분류하는 단계(S110)는 시추기(미도시)를 이용하여 시추공(미도시)을 형성하는 단계와, 상기 시추공의 공내영상을 촬영하여 공내영상 이미지(미도시)를 획득하는 단계와, 상기 공내영상 이미지에서 상기 절리면 간의 간격이 2000mm 미만 600mm 이상인 암반을 제1암반(F-1)으로 분류하는 단계와, 상기 공내영상 이미지에서 상기 암반의 절리면 간의 간격이 600mm 미만 200mm 이상인 암반을 제2암반(F-2)으로 분류하는 단계와, 또한, 상기 공내영상 이미지에서 상기 암반의 절리면 간의 간격이 200mm 미만 60mm 이상인 암반을 제3암반(F-3)으로 분류하는 단계와, 상기 공내영상 이미지에서 상기 암반의 절리면 간의 간격이 60mm 이하인 암반을 제4암반(F-4)으로 분류하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 암반의 유형을 분류하는 단계(S110)는 시추기(미도시)를 이용하여 코아 시료(미도시)를 채취하는 단계와, 상기 시추된 코아의 코아회수율(TCR; Total core recovery)이 100%인 암반을 제1암반(F-1)으로 분류하는 단계와, 상기 시추된 코아의 코아회수율(TCR)이 100%미만 90%이상인 암반을 제2암반(F-2)으로 분류하는 단계와, 상기 시추된 코아의 코아회수율(TCR)이 90%미만 70%이상인 암반을 제3암반(F-3)으로 분류하는 단계와, 상기 시추된 코아의 코아회수율(TCR)이 70%미만 40%이상인 암반을 제4암반(F-4)으로 분류하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 암반의 유형을 분류하는 단계(S110)는 시추기(미도시)를 이용하여 코아 시료(미도시)를 채취하는 단계와, 상기 시추된 코아의 암질지수(RQD; rock quality designation)가 100%인 암반을 제1암(F-1)반으로 분류하는 단계와, 상기 시추된 코아의 암질지수(RQD)가 100%미만 70%이상인 암반을 제2암반(F-2)으로 분류하는 단계와, 상기 시추된 코아의 암질지수(RQD)가 70%미만 40%이상인 암반을 제3암반(F-3)으로 분류하는 단계와, 상기 시추된 코아의 암질지수(RQD)가 40%미만 20%이상인 암반을 제4암반(F-4)으로 분류하는 단계를 포함한다.
한편, 상기 할암공 설정단계(S120)는 상기 할암공(h)의 직경(D1,D2)을 200mm 또는 400mm 로 결정하는 단계와, 상기 암반(R)의 표면에서 관측되는 주절리(제1절리)의 방향과 평행하게 상기 할암공(h)을 배열하는 단계와, 상기 할암공(h) 간의 상, 하, 좌, 우는 일정간격으로 직각이 되게 배열하는 단계와, 상기 할암공(h) 간의 간격을 설정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 할암공(h)의 간격(L)은 어느 하나의 할암공의 중심을 기준으로 이 기준 할암공의 상, 하, 좌, 우에 배열된 다른 하나의 할암공과의 중심 사이의 거리이다.
또한, 도 4를 참조하면, 상기 암반(R)의 표면에서 주절지(제1절리)와 평행한 임의의 x축과, 이 x축과 수직을 이루는 y축이 일정간격으로 다수개 놓인다고 가정했을 때, x축은 x축과 또 다른 x축과의 거리는 할암공(h)의 간격(L)만큼 떨어져 있으며, y축 또한 y축과 또 다른 y축과의 거리는 할암공(h)의 간격(L)만큼 떨어져 있다.
그리고 이 다수의 x축(x₁,x₂,…)과 y(y₁,y₂,…)축이 접하는 다수의 접점에 상기 할암공(h)을 배열 시킨다. 따라서 상기 할암공(h) 간의 상, 하, 좌, 우는 일정간격으로 직각이 되게 배열된다.
이때, 상기 굴착대상 암반(R)이 상기 제1암반(F-1)인 경우, 상기 할암공(h)의 직경(D1)이 200mm일 때, 상기 할암공(h)의 간격(L)은 2.5×D1이고, 상기 할암공의 직경(D2)이 400mm일 때, 상기 할암공의 간격(L)은 1.75×D2로 설정하는 단계와, 상기 굴착대상 암반(R)이 상기 제2암반(F-2)인 경우, 상기 할암공(h)의 직경(D1)이 200mm일 때, 상기 할암공(h)의 간격(L)은 3.0×D1이고, 상기 할암공(h)의 직경(D2)이 400mm일 때, 상기 할암공(h)의 간격(L)은 2.0×D2로 설정하는 단계와, 상기 굴착대상 암반(R)이 상기 제3암반(F-3)인 경우, 상기 할암공(h)의 직경(D1)이 200mm일 때, 상기 할암공(h)의 간격(L)은 3.5×D1이고, 상기 할암공(h)의 직경(D2)이 400mm일 때, 상기 할암공(h)의 간격(L)은 2.25×D2로 설정하는 단계와, 상기 굴착대상 암반(R)이 상기 제4암반(F-4)인 경우, 상기 할암공(h)의 직경(D1)이 200mm일 때, 상기 할암공(h)의 간격(L)은 4.0×D1이고, 상기 할암공(h)의 직경(D2)이 400mm일 때, 상기 할암공(h)의 간격(L)은 2.5×D2로 설정하는 단계를 포함한다.
한편, 상기 할암공(h) 물 주입 단계는 상기 천공장치(100)에 물을 분사하기 위한 노즐(150)과 펌프(140)를 준비시키는 단계와, 상기 천공장치(100)에 공기압축기(air compressor)(미도시)를 준비시키는 단계와, 상기 공기압축기에서 분출되는 압축공기와 상기 노즐(150)에서 분사되는 물이 혼합되어 고압수를 상기 할암공에 분출시키는 단계와, 상기 분출된 고압수가 상기 절리면 틈새로 침투시키는 단계를 포함한다.
즉, 상기 할암공 천공 단계(S130)에서 천공장치(100)는 백호(back hoe)의 붐(boom)에 장착된 리더(Leader)형 천공장치이며, 리더(Leader)에는 천공장치(100)를 상하로 이동시키는 구동모터(Drive motor)가 구비된다.
또한, 상기 천공장치(100)는 상기 리더(Leader)에 구비되는 로터리 헤드부110)와, 암반(R)을 천공하는 천공홀 해머(DTH ; Down the hole drill hammer)(130)와, 상기 로터리 헤드부(110)와 천공홀 해머(130)를 연결하는 로드(120)를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 천공홀 해머(130)는 압축공기를 사용하여 선단에 부착된 버튼 비트(Button Bit)(미도시)로 타격을 가하여 암반을 분말상태로 파쇄하여 천공한다.
그리고 상기 리더(Leader)와 로드(120) 사이에는 로드 홀더(121)가 구비되어 로드(120)를 지지하며, 상기 로터리 헤드부(110)에는 상기 할암공(h)에 물을 분사하기 위한 워터펌프(140)가 구비되고, 상기 로드 홀더(121)에는 상기 워터펌프(140)와 연결된 물 분사장치(150)가 구비된다.
또한, 상기 암괴 분리 단계(S150)에서 상기 백호(back hoe)에서 천공장치(100)를 브레이커(B)로 교체하여 암반(R)을 암괴로 분리한다.
이때, 브레이커(B)의 타격지점은 4개의 할암공(h) 중앙부의 지면을 타격하는 것이 바람직하다. 즉, 예를 들어 도 4 및 도 7을 참조하면 4개의 할암공(h)의 중심을 임의의 선으로 연결하였을 때, 가장 작은 사각형을 이루는 4개의 할암공(h)을 하나의 군으로 설정하고, 그 하나의 군의 면적에서 중심부가 타격 지점(도 4 및 도 7에 표시된 x표시된 부분)이 된다.
그리고 상기 버력제거 단계(S160)에서는 분리된 암괴(미도시)를 상기 백호(back hoe)에 장착된 브레이커(B)를 버킷(bucket)(E)으로 교체하여 버력제거를 실행한다.
또한, 할암작업을 수행하기에 극히 제한된 협소공간에서는 상기 백호(back hoe)의 롱붐(long boom)을 숏붐(short boom)으로 교체하여 상기 리더형 천공장치를 장착하여 할암공(h)을 천공할 수 있다.
또한, 상기 숏붐(short boom)에 장착된 천공장치를 브레이커(B)로 교체하여 암반을 암괴로 분리하는 암괴 분리 단계(S150)를 실행한 후, 상기 숏붐(short boom)에 장착된 브레이커(B)를 버킷(bucket)(E)으로 교체하여 버력제거 단계(S160)를 실행함으로써 협소 공간에서의 작업 효율을 증대시킬 수 있다.
그리고 상기 천공장치(100)가 장착된 리더(Leader)를 상기 백호(back hoe)의 붐(롱붐 및 숏붐)과 상기 백호(back hoe)의 붐의 상단에 구비된 실린더 잭(미도시)을 각각 핀(P)으로 결속시켜 상기 천공장치(100)의 기울기를 조절 할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 상기 할암공(h) 천공 시 암굴착 예정 깊이(H)까지 일시에 천공하여 천공 시 발생되는 충격과 진동이 절리면에 장시간 가해져 절리면을 이완 및 틈새를 확장시킨다.
또한, 천공중이거나 천공된 할암공(h)에 고압수를 채워 절리면에 끼어 있는 이물질을 씻겨냄으로써 틈새를 확장시켜 암반의 강도를 저하시키며, 브레이커(B)로 할암공(h) 주변부를 타격하여 이완 및 틈새가 확장된 절리를 따라 암괴로 분리시킴으로써 할암기를 사용하지 않고 암반굴착을 할 수 있다.
이때, 상기 할암공(h)에 채워지는 고압수는 별도의 공기압축기(미도시)를 구비하여 압축공기를 물과 함께 혼합시켜 고압수를 절리면에 분사시키거나, 천공작업 중 천공장치(100)에서 분사되는 압축공기를 물과 함께 혼합시켜 절리면에 분사시킬 수 있다.
다시 말해서, 굴착 대상 암반(R)의 절리면 상태를 조사하여 상기 암반의 유형을 분류하고, 상기 암반의 유형에 따라 할암공(h)의 배치를 설정한다.
즉, 상기 절리면 간격과 방향을 고려해서 할암공(h)의 배열과 간격을 결정하여 할암공(h)을 천공하며, 상기 할암공(h) 천공 시 암굴착 예정 깊이(H)까지 일시에 천공하여 천공 시 발생되는 충격과 진동이 절리면에 장시간 가해져 절리면을 이완 및 틈새를 확장시키며, 천공중이거나 천공된 할암공(h)에 고압수의 물을 채워 절리면에 끼어 있는 이물질을 씻겨냄으로써 틈새를 확장시켜 암반의 강도를 저하시킨다.
상기 과정을 완료한 후, 천공장치(100)를 브레이커(B)로 교체하여 상기 할암공(h) 주변부를 타격하여 이완 및 틈새가 확장된 절리를 따라 암괴로 분리시킨 후, 버력제거를 실행한다.
따라서 할암공(h) 천공 시 암굴착 예정 깊이(H)까지 일시에 천공하고, 천공중이거나 천공된 할암공에 물을 채워 절리를 물리적으로 약화시키고, 틈새를 확대하여 자유면으로 이용할 수 있으며, 할암기를 사용하지 않고 암반굴착을 할 수 있는 할암방법을 제공할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
h : 할암공 R : 암반
100 : 천공장치 110 : 로터리 헤드부
120 : 로드 121 : 로드 홀더
130 : 천공홀 해머 140 : 워터 펌프
150 : 물 분사장치 B : 브레이커
E : 버킷

Claims (7)

  1. a, 현장 지표지질 조사 또는 시추조사 및 시추공내영상촬영(BIPS)을 통해 굴착 대상 암반의 절리면 상태를 조사하여 상기 암반의 유형을 분류하는 단계;
    b, 상기 암반의 유형에 따라 할암공의 배치를 설정하는 할암공 설정단계;
    c, 상기 단계 b 에서 설정된 대로 천공장치를 이용하여 암굴착 예정 깊이까지 일시에 천공하는 할암공 천공 단계;
    d. 상기 천공중이거나 천공된 할암공에 물을 채우는 할암공 물 주입 단계;
    e, 상기 할암공의 사이 또는 주변부를 브레이커로 타격하여 상기 암반을 암괴로 분리하는 암괴 분리 단계;
    f, 분리된 상기 암괴를 걷어내는 버력제거 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 암반의 유형을 분류하는 단계는,
    시추기를 이용하여 시추공을 형성하는 단계와,
    상기 시추공의 공내영상을 촬영하여 공내영상 이미지를 획득하는 단계와,
    상기 공내영상 이미지에서 상기 절리면 간의 간격이 2000mm 미만 600mm 이상인 암반을 제1암반으로 분류하는 단계와,
    상기 공내영상 이미지에서 상기 암반의 절리면 간의 간격이 600mm 미만 200mm 이상인 암반을 제2암반으로 분류하는 단계와,
    상기 공내영상 이미지에서 상기 암반의 절리면 간의 간격이 200mm 미만 60mm 이상인 암반을 제3암반으로 분류하는 단계와,
    상기 공내영상 이미지에서 상기 암반의 절리면 간의 간격이 60mm 이하인 암반을 제4암반으로 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 암반의 유형을 분류하는 단계는,
    시추기를 이용하여 코아 시료를 채취하는 단계와,
    상기 시추된 코아의 코아회수율(TCR; test core recovery)이 100%인 암반을 제1암반으로 분류하는 단계와,
    상기 시추된 코아의 코아회수율(TCR)이 100%미만 90%이상인 암반을 제2암반으로 분류하는 단계와,
    상기 시추된 코아의 코아회수율(TCR)이 90%미만 70%이상인 암반을 제3암반으로 분류하는 단계와,
    상기 시추된 코아의 코아회수율(TCR)이 70%미만 40%이상인 암반을 제4암반으로 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 암반의 유형을 분류하는 단계는,
    시추기를 이용하여 코아 시료를 채취하는 단계와,
    상기 시추된 코아의 암질지수(RQD; rock quality designation)가 100%인 암반을 제1암반으로 분류하는 단계와,
    상기 시추된 코아의 암질지수(RQD)가 100%미만 70%이상인 암반을 제2암반으로 분류하는 단계와,
    상기 시추된 코아의 암질지수(RQD)가 70%미만 40%이상인 암반을 제3암반으로 분류하는 단계와,
    상기 시추된 코아의 암질지수(RQD)가 40%미만 20%이상인 암반을 제4암반으로 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 할암공 설정단계는,
    상기 할암공의 직경을 200mm 또는 400mm 로 결정하는 단계와,
    상기 암반의 표면에서 관측되는 주절리(제1절리)의 방향과 평행하게 상기 할암공을 배열하는 단계와,
    상기 할암공 간의 상, 하, 좌, 우는 일정간격으로 직각이 되게 배열하는 단계와,
    상기 할암공 간의 간격을 설정하는 단계를 포함하는 하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법.
  6. 제2항 내지 제5항에 있어서,
    상기 굴착대상 암반이 상기 제1암반인 경우, 상기 할암공의 직경(D1)이 200mm일 때, 상기 할암공의 간격은 2.5ㅧD1이고, 상기 할암공의 직경(D2)이 400mm일 때, 상기 할암공의 간격은 1.75ㅧD2로 설정하는 단계와,
    상기 굴착대상 암반이 상기 제2암반인 경우, 상기 할암공의 직경(D1)이 200mm일 때, 상기 할암공의 간격은 3.0ㅧD1이고, 상기 할암공의 직경(D2)이 400mm일 때, 상기 할암공의 간격은 2.0ㅧD2로 설정하는 단계와,
    상기 굴착대상 암반이 상기 제3암반인 경우, 상기 할암공의 직경(D1)이 200mm일 때, 상기 할암공의 간격은 3.5ㅧD1이고, 상기 할암공의 직경(D2)이 400mm일 때, 상기 할암공의 간격은 2.25ㅧD2로 설정하는 단계와,
    상기 굴착대상 암반이 상기 제4암반인 경우, 상기 할암공의 직경(D1)이 200mm일 때, 상기 할암공의 간격은 4.0ㅧD1이고, 상기 할암공의 직경(D2)이 400mm일 때, 상기 할암공의 간격은 2.5ㅧD2로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 할암공 물 주입 단계는,
    상기 천공장치에 물을 분사하기 위한 노즐과 펌프를 준비시키는 단계와,
    상기 천공장치에 공기압축기(air compressor)를 준비시키는 단계와,
    상기 공기압축기에서 분출되는 압축공기와 상기 노즐에서 분사되는 물이 혼합되어 고압수를 상기 할암공에 분출시키는 단계와,
    상기 분출된 고압수가 상기 절리면 틈새로 침투하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절리면 강제이완 방식을 이용한 할암방법.
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