KR20230153864A - 스템 플러그 및 이를 이용한 발파 방법 - Google Patents

스템 플러그 및 이를 이용한 발파 방법 Download PDF

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KR20230153864A
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고영훈
서승환
정문경
곽기석
정영준
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한국건설기술연구원
주식회사 석성발파건설
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Abstract

본 발명은 스템 플러그 및 이를 이용한 발파 방법에 관한 것으로, 폭약의 폭발 시 폭발에너지를 이용하여 기울어지거나 공벽을 따라 회전하거나 확장시키는 원리를 통해 장약공을 막아 장약공 안에서 발생하는 폭발에너지가 장약공의 공 밖으로 누출되지 않고 장약공 주변의 암반에 전달되도록 함으로써 발파 효율을 향상하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 스템 플러그는, 폭약을 향하는 곳에 배치되며 상기 폭약과 가까운 선단부에서 후단부로 가면서 경사지는 경사면이 구성된 플러그 판(20) 및 상기 플러그 판을 지지하는 플러그 홀더(30)를 포함하며, 상기 플러그 판은 단경이 장약공의 내벽에 근접되는 길이이면서 장경이 상기 장약공의 내경보다 길게 형성되는 타원형으로 이루어져 폭발에너지에 의해 장약공 안에서 회전하면서 상기 장약공을 막는 철판부착형 스템 플러그(10)이다. 본 발명에 의한 2단 비틀림형 스템 플러그는 폭약을 향하는 곳에 배치되며 상기 폭약과 가까운 선단부에서 후단부로 가면서 경사지는 제1경사면이 구비되며 폭발에너지에 의해 상기 제1경사면(111)을 통해 경사지면서 장약공을 막는 선단 플러그(110)와; 상기 선단 플러그의 후방에서 상기 선단 플러그를 지지하는 플러그 홀더(120)를 포함하고, 상기 선단 플러그는 후방이 상기 제1경사면과 다른 각도의 제2경사면(112)을 통해 상기 플러그 홀더에 지지되어 상기 플러그 홀더를 기반으로 하여 회전과 비틀림 운동을 하면서 상기 장약공을 막는 회전 비틀림형 스템 플러그(100)이다. 본 발명에 의한 선단 할로우형 스템 플러그는 폭약을 향하는 곳에 배치되는 선단 할로우형 플러그(210)와; 상기 선단 플러그의 후방에서 상기 선단 플러그를 지지하는 플러그 홀더(220)를 포함하고, 상기 선단 플러그는 후방이 상기 전방에서 후방으로 가면서 경사지는 경사면을 통해 상기 플러그 홀더에 지지되고 앞쪽에 폭발에너지에 의해 벌어지면서 장약공을 막는 2개 이상의 확장편(212)을 포함하는 확장과 엇갈림 조합형 스템 플러그(200)이다.

Description

스템 플러그 및 이를 이용한 발파 방법{STEM PLUG AND METHOD FOR BLASTING USING THIS SAME}
본 발명은 발파공 안에 설치되는 스템 플러그에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폭약의 폭발에너지가 발파공의 밖으로 누출되지 않고 주변 암반에 전달되도록 하는 스템 플러그 및 이를 이용한 발파 방법에 관한 것이다.
이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.
발파는 구조물을 파쇄나 해체하고 또는 토목공사, 광산 채석장 등에서 암석을 파괴하기 위해서 실시하는 것으로 암석에 구멍(장약공)을 뚫고 그 속에 폭약을 장전해서 폭파하는 것이다. 발파 시 사용하는 폭약의 종류와 양, 기폭되는 발파공의 수 및 배치 등은 암석의 성질, 발파의 목적 등에 따라 충분히 고려한 후에 결정한다.
발파 원리는 장약공에서 폭발에 의해 충격(폭발)에너지를 생성하여 주변의 암반을 파쇄하는 것으로, 충격에너지가 발파 공벽에 영향을 미친 후 높은 온도와 압력 및 속도를 갖는 폭발가스에 의해 계속해서 균열을 형성하며 균열을 넓히게 되는데 이것을 쐐기효과라고 한다.
발파에서는 쐐기효과를 얻기 위하여 전색은 반드시 필요하며 암석 발파에서 상당히 중요하게 취급되어 왔다. 전색재료와 장약공벽 사이의 점착력과 마찰저항의 전색재료의 구조와 물리적 특성은 현장에서의 효율적인 발파작업을 위하여 중요한데 장약공에서 적절한 전색은 폭약의 화학적 반응 증가, 암석 비산의 감소, 장약공 내에서 유효 파괴에너지 증가 및 폭발가스의 유효시간을 연장시킬 수 있으므로 폭약과 발파효과의 활용도를 증가시킬 수 있다.
이와 같이 장약공을 전색하고 있지만 폭발에너지가 장약공의 밖으로 누출되는 현상이 발생되고 이러한 폭발에너지의 누출은 발파 효율을 떨어뜨려 공사기간를 길게 하며 또한 발파진동과 소음도 커 민원발생을 유발하고 또한 폭발에너지와 파편으로 인명피해가 위험이 커지는 문제점이 있고, 이를 해결하기 위하여 폭발에너지의 누출을 막고자 하는 스템 플러그(마개)가 개발된 바 있다.
예로서, 등록실용신안 제20-0290362호는 개구부를 가지는 용기형상으로서 관통홀을 가지는 저면과, 상기 저면 모서리에서 수직하게 형성되며 높이방향으로 복수 개의 확장홀을 가져 복수 개로 분할되는 몸체로 이루어지는 하우징과; 내부를 관통하는 홀과, 상기 하우징의 몸체 내부형상과 동일한 형상을 가지는 결합부와, 상기 결합부에 연속하며 점차 경사가 증가되는 형상의 확장부로 이루어지는 쇄기를 포함하는 쇄기형 전색용 마개이다.
등록실용신안 제20-0436668호는 용기의 형상으로서 저면이 천공되어있고 내부가 비어 있으며 외부에는 상부쪽으로 갈수록 커지는 형상의 외부돌기가 있는 하우징 몸체; 및 상기 하우징 몸체의 내면에 인입될 수 있는 형상으로서 몸체부 및 상기 몸체부와 연결되고 저면에 가까워질수록 넓어지는 형상의 확장부로 구성된 삽입체;를 포함하는 접촉면적을 증대시킨 전색 마개이다.
상기 특허문헌들은 폭발압력에 의해 확장되어 접촉면적을 증대하는 것으로 자재의 수량이 많고 확장을 위한 자재의 구성 및 자재들의 연결관계가 복잡하여 시공성이 떨어지고 또한 마개가 확장하지 못하고 공 밖을 향해 미끄러지는 오동작율이 높다.
등록실용신안 제20-0290362호 등록실용신안 제20-0436668호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폭약의 폭발 시 폭발에너지를 이용하여 기울어지거나 공벽을 따라 회전하거나 확장시키는 원리를 통해 장약공을 막아 장약공 안에서 발생하는 폭발에너지가 장약공의 공 밖으로 누출되지 않고 장약공 주변의 암반에 전달되도록 함으로써 발파 효율을 향상하는 스템 플러그 및 이를 이용한 발파 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 스템 플러그는, 폭약을 향하는 곳에 배치되며 상기 폭약과 가까운 선단부에서 후단부로 가면서 경사지는 경사면이 구성된 플러그 판 및 상기 플러그 판을 지지하는 플러그 홀더를 포함하며, 상기 플러그 판은 단경이 장약공의 내벽에 근접되는 길이이면서 장경이 상기 장약공의 내경보다 길게 형성되는 타원형으로 이루어져 폭발에너지에 의해 장약공 안에서 회전하면서 상기 장약공을 막는 비틀림형 스템 플러그(경사형 플러그판 부착형)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 스템 플러그는 폭약을 향하는 곳에 배치되며 상기 폭약과 가까운 선단부에서 후단부로 가면서 경사지는 제1경사면이 구비되며 폭발에너지에 의해 상기 제1경사면을 통해 경사지면서 장약공을 막는 선단 플러그와; 상기 선단 플러그의 후방에서 상기 선단 플러그를 지지하는 플러그 홀더를 포함하고, 상기 선단 플러그는 후방이 상기 제1경사면과 다른 각도의 제2경사면을 통해 상기 플러그 홀더에 지지되어 상기 플러그 홀더를 기반으로 하여 회전하면서 상기 장약공을 막는 회전형 스템 플러그(2단 비틀림형)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 스템 플러그는 폭약을 향하는 곳에 배치되는 선단 플러그와; 상기 선단 플러그의 후방에서 상기 선단 플러그를 지지하는 플러그 홀더를 포함하고, 상기 선단 플러그는 후방이 상기 전방에서 후방으로 가면서 경사지는 경사면을 통해 상기 플러그 홀더에 지지되고 앞쪽에 폭발에너지에 의해 벌어지면서 장약공을 막는 2개 이상의 확장편을 포함하는 확장과 엇갈림 조합형 스템 플러그(선단 할로우형)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 스템 플러그 및 이를 이용한 발파 방법에 의하면, 경사형 플러그판 부착형(비틀림형 스템 플러그)의 경우 플러그 판이 발파공의 직경보다 더 긴 길이로 경사지게 삽입 설치되고 폭약의 폭발 시 폭발에너지에 의해 기울어지면서 양쪽 끝이 접혀 발파공의 공벽에 밀착됨으로써 플러그와 발파공 사이의 틈을 막아 폭발에너지가 발파공의 밖으로 누출되지 않고 발파공 주변의 암반으로 전달되도록 함으로써 발파효율을 극대화하고 발파진동을 줄이고 가스압 분출을 줄이는 효과가 있다.
그리고, 2단 비틀림형(회전형 스템 플러그)의 경우 선단 플러그가 폭발에너지를 이용하여 발파공의 공벽에 밀착되는 궤적을 그리면서 회전하면서 발파공의 전부분을 막으며 또한 경사면의 방향성을 통해 폭발에너지가 배출되려는 방향의 앞에서 폭발에너지를 주변의 암반으로 유도하여 발파효율을 극대화하고 발파진동을 대폭으로 줄이며 폭발에너지의 배출을 줄이는 효과가 있다.
또한, 선단 할로우형(확장과 엇갈림 조합형 스템 플러그)의 경우 확장편이 발파공의 공벽에 밀착되어 플러그와 발파공 사이의 틈을 막는 한편 선단 플러그가 폭발에너지를 이용하여 발파공의 공벽에 밀착되는 궤적을 그리면서 회전하여 발파공을 막게 되어 폭발에너지가 발파공을 통해 공 밖으로 누출되지 못하고 발파공 주변의 암반으로 전달되도록 함으로써 발파효율을 극대화하고 발파진동을 줄이고 가스압 분출을 줄이는 효과가 있다.
또한 벤치 또는 터널발파에서 소음진동을 저감하기 위하여 데크차지(Deck-charge)를 실시하는 경우, 서로 분리된 1단 장약의 폭발로 인하여 발생된 충격압이 전색물을 통하여 2단 장약으로 전달되어 2단 장약을 사압 시킴으로써 전체 발파가 실패하게 되는 문제점을 줄이는 효과가 있다.
이러한 본 발명에 의한 스템 플러그는 종래 확장형 마개 플러그에 비해 구조가 단순하여 제조 원가를 절감할 수 있으면서도 폭발에너지를 이용하여 오동작 없이 발파공과 플러그 사이의 틈을 더욱 밀실하게 막아 발파효율이 매우 높고 안전성도 확보하는 이점이 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 경사형 플러그판 부착형 플러그의 사시도, 정면도 및 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 스템 플러그에 적용된 플러그 판과 장약공의 크기 관계를 보인 도면.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 스템 플러그의 작용을 보인 도면.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 의한 스템 플러그에 적용된 플러그 홀더의 다른 예시도.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 의한 스템 플러그를 이용한 발파 공정도.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 의한 2단 비틀림형 스템 플러그의 사시도.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 의한 2단 비틀림형 스템 플러그의 정면도.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 의한 2단 비틀림형 스템 플러그의 분해 사시도.
도 11은 본 발명의 실시예 3에 의한 선단 할로우형 스템 플러그의 사시도.
도 12는 본 발명의 실시예 3에 의한 선단 할로우형 스템 플러그의 작동 상태 정면도.
도 13은 본 발명의 실시예 1에 의한 스템 플러그가 비닐의 플러그 홀더와 철판의 플러그 판으로 조합되는 예시도.
도 14는 본 발명에 의한 스템 플러그가 장약용 플러그인 예를 도시한 도면.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
<실시예 1>
도 1 내지 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 스템 플러그(경사형 플러그판 부착형)(10)는, 장약공을 막는 플러그 판(20) 및 플러그 판(20)을 지지함과 아울러 전색재가 충진되는 플러그 홀더(30)의 구성을 포함하며 폭약의 폭발 시 발생하는 폭발에너지에 의해 경사진 철판이 폭발압력에 의하여 공벽과 수직이 되면서 장약공을 밀실하게 막는 방법이다.
플러그 판(20)은 경사면(21)을 형성하는 것이며, 이 경사면(21)은 폭발에너지를 받는 곳에 배치된다. 따라서, 플러그 판(20)은 경사면(21)을 통해 폭발에너지를 받을 때 선단부쪽이 더 먼저 폭발에너지를 받게 되어 선단부가 후방(공구쪽)으로 밀리면서 비틀리게 되어 장약공을 막게 된다.
플러그 판(20)은 장약공 안에 삽입 설치가 용이하면서도 틸팅할 때 장약공의 모든 부분을 막을 수 있도록 다음과 같은 크기 관계로 구성된다.
도 4에서 보이는 것처럼, 플러그 판(20)은 타원형의 형태이며 단경(A1)은 장약공(1)의 직경(B)과 동일 내지 유사한 크기로서 장약공(1) 안에 삽입되면 장약공(1)의 내벽에 근접되는 크기이다.
아울러, 플러그 판(20)은 장경(A2)은 장약공(1)의 직경(B)보다 길거나 같게 형성된다.
이와 같은 구성의 플러그 판(20)에 따르면, 도 5에서 보이는 것처럼, 폭약의 폭발로 폭발에너지가 발생할 때 플러그 판(20)이 경사면(21)을 통해 상대적으로 앞쪽이 먼저 폭발에너지를 받아 뒤로 밀리면서 도면 기준 시계 방향으로 기울어지게 되고 이 때, 장경(A2)의 크기 관계로 인해 장경부분의 양쪽이 접히면서 막음부(22)가 형성되고 이 막음부(22)가 장약공(1)의 내벽에 붙게 되어 장약공(1)을 막게 된다.
플러그 판(20)은 양쪽에만 막음부(22)가 형성되지만 나머지 부분들은 장약공(1)의 내벽에 근접되어 있기 때문에 폭발에너지의 누출이 거의 없고 양쪽의 막음부(22)가 플러그 판(20)의 밀림을 막기 때문에 폭발에너지의 누출을 매우 효과적으로 막게 된다.
플러그 판(20)은 폭발에너지에 의해 찢어지면서 구멍이 생기지 않는 강도로 이루어져야 하며 바람직하게 스틸 재질로 이루어진다.
이상에서 설명한 구조의 플러그 판(20)은 경사면(21)을 갖는 모든 구조가 가능하고, 즉, 도면에서처럼 전체적으로 두께가 동일한 판재로 형성되어 경사지게 설치되는 방법이 가능하고, 또는 전면은 경사면(21)을 가지면서 후면은 직각의 면을 갖는 것도 가능하다.
플러그 홀더(30)는 앞쪽에 플러그 판(20)이 결합되어 플러그 판(20)을 지지하고 아울러, 내부에 전색재(전색재는 본 발명의 출원인에 의해 특허받은 전단농화유체 전색재, 기성품의 모래 등 다양한 충진제의 사용이 가능하고 이하에서 구체적인 예를 들어 설명하기로 한다)가 충진되도록 플러그 판(20)의 반대쪽이 개방된 통(바람직하게 장약공(1)과 동일한 원형의 통) 구조이다.
플러그 홀더(30)는 플러그 판(20)이 경사를 유지하도록 선단부에 경사형의 지지면(31)이 형성되고 둘레부에는 전색재가 외부로 배출되도록 하나 이상의 배출홀(32)이 포함된다.
플러그 홀더(30)는 유연성이 있는 비닐, 형상을 유지하는 합성수지, 스틸 등 다양한 재질이 가능하고, 그 기능을 볼 때 비닐 재질은 내부에 충진되는 전색재를 이용하여 플러그 판(20)을 지지할 수 있고 제조원가가 저렴한 점에서 매우 유용하다.
도 13은 유연성이 있는 비닐을 플러그 홀더(30)로 하고 그 선단부에 철판인 플러그 판(20)을 결합한 예시도이며, 비닐의 플러그 홀더(30)는 내부에 전색재(3)가 충진되는 튜브형태이면서 선단부가 경사지도록 형성되어 플러그 판(20)이 경사지게 장착된다.
유연성이 없는 합성수지 재질의 플러그 홀더(30)의 경우 플러그 판(20)이 기울어질 때 플러그 홀더(30)와 떨어질 수 있고 플러그 홀더(30)가 장약공 안에서 같이 틸팅함으로써 플러그 판(30)을 구속할 수 있지만, 유연성이 있는 비닐 재질의 플러그 홀더(30)는 플러그 판(20)의 틸팅 시 플러그 판(20)의 틸팅을 간섭하지 않는 점에서도 매우 우수하다.
한편, 플러그 홀더(30)는 플러그 판(20)의 양쪽에서 막음부(22)가 형성될 때 막음부(22)의 형성을 간섭하지 않도록 플러그 판(20)의 장경의 양쪽과 플러그 홀더(30)와 붙지 않고 지지하는 하는 구조이고 또는 도 6에서 보이는 것처럼, 막음부(22)가 형성될 부분과 결합되지 않도록 작게 형성되는 것도 가능하다.
상기 전색재는 다음과 같은 조성으로 이루어진다.
전색재는 충격파 응답형 전단농화유체 전색재로서, 전분류로 이루어지는 베이스와 분산매를 주재료로 하며, 주재료의 재료분리(베이스와 분산매가 서로 분리되는 현상)를 막기 위하여 비중조절제와 증점제가 사용되며, 여기에 산도조절제, 방부제 및 소포제가 필요에 따라 선택되어 사용된다.
전단농화유체(shear thickening fluid)는 평소에는 콜로이드 상태로 존재하지만 충격이 가해지면 수 밀리 초 이내에 유체 내에 분산된 미세한 입자들 사이의 거리가 가까워져서 분자 사이의 상호작용이 증가하여 일시적으로 고체와 같이 단단해지는 특성을 갖는 비뉴턴유체이며, 이러한 특성을 통해 폭발 시 점탄성 거동하여 폭약의 폭발에너지를 주변의 암반에 전달하는 것이며, 본 발명에서 기재한 베이스이다.
베이스는 전분류(옥수수, 타피오카, 밀, 쌀, 감자, 고구마 등)로 이루어지며, 상기 재료는 1종류 이상이 사용되며, 2종류 이상이 혼합 사용되는 경우 혼합비율 안에서 자유로운 비율로 혼합된다.
베이스는 분산매 100중량부에 대하여 80~140중량부를 혼합비율로 하며, 80중량부 미만의 경우 전단농화유체로서의 효율이 약하고 140중량부를 초과하는 경우 유체의 성질의 잃고 작업성이 좋지 못하며 효율의 큰 변화가 없다.
분산매는 베이스의 균일한 분산을 목적으로 하며 물, 글리세롤(글리세롤 단독 또는 글리세롤을 물에 녹인 희석액), 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 중 하나 이상이 사용되고, 2종류 이상의 사용 시 혼합비율 안에서 자유로운 비율로 혼합된다.
비중조절제는 베이스와 분산매의 비중차이를 줄여 재료분리를 막는 재료이며, 베이스는 비중이 대략 1.62인데 반해 분산매(예를 들어 물)는 비중이 1이고, 결국 이들 비중의 차이를 줄여(약 1.4~1.5로 비중을 높임)줌으로써 재료분리를 줄여준다. 물론, 본 발명은 베이스와 분산매의 비중을 동일 수준으로 조절하는 비중조절제 단독도 포함된다.
비중조절제는 염화마그네슘, 염화나트륨, 질산나트륨, 산화마그네슘 중 하나 이상이 분산매 100중량부에 대하여 20~90중량부로 혼합 사용되며, 2종류 이상의 혼합 시 상기 혼합비율 안에서 자유롭게 혼합된다.
상기 비중조절제의 예들은 살균과 부패 방지에도 도움을 주고 또한 동절기 결빙 방지에도 도움을 준다.
증점제는 재료의 점도를 증가시켜 베이스와 분산매를 서로 결속하는 것이며, 즉, 비중조절제는 비중 차이를 줄여 재료분리를 막는 것인데 반해 증점제는 재료가 분리되지 않도록 결속함으로써 재료분리를 막는 것이다.
증점제는 알긴산, 카제인, 잔탄검, 팩틴, 구아감, 타라감, 토카스트 빈 껌, 한천, 젤라틴, 카나기난, 제란감, 타마린드 시드감, 다이유 탄껌, 카드 런, 스크시노그리칸, CMC(카복시메틸 셀룰로오스), HM-HPMC(소수화 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스), 발효 셀룰로오스, 폴리비닐 피롤리돈, 실리콘계 증점제 등이 분산매 100중량%에 대하여 0.1~5중량부의 혼합비율로 사용되고, 1종류 또는 1종류 이상의 혼합(상기 혼합비율 안에서 자유로운 혼합비율로 혼합)이 사용 가능하다.
또한, 산도조절제, 방부제, 소포제가 추가될 수 있다.
산도조절제는 PH 조절제이며 인산염, 수산화나트륨, 구연산, 사과산, 염산, 푸마르산 중 1개 이상이 사용되며 장기 보관 시 부패를 막아주며, 상기 분산매 100중량부에 대하여 0.2~5중량부를 혼합비율로 하고, 0.2중량부 미만은 산도 조절을 할 수 없고 5중량부 초과는 전단농화유체 특성을 떨어뜨릴 수 있다.
방부제는 미생물의 증식으로 인한 부패나 변질을 막는 것을 목적으로 하며, 데히드로초산, 소르빈산칼륨, 소르빈산칼슘, 안식향산나트륨, 안식향산칼륨, 안식향산칼슘, 파라옥시안식향산메틸, 파라옥시안식향산프로필, 프로피온산나트륨, 프로피온산칼슘 중 1개 이상이 상기 분산매 100중량부에 대하여 0.1~5중량부로 혼합되어 사용된다.
소포제는 바람직하게 실리콘계 소포제이며 재료의 혼합 시 발생하는 기포를 줄여주고, 상기 분산매(예를 들어 물) 100중량부에 대하여 0.001~0.03중량부가 혼합된다.
상기 전색재는 파우치 사용이 바람직하다.
상기 파우치 사용은 파우치 안에 전단농화유체 전색재를 담아 사용하는 것이며, 상기 파우치는 취급 과정에서 전단농화유체 전색재가 손실되지 않도록 밀폐형으로 구성되며, 전단농화유체 전색재를 통해 폭약의 폭발에너지를 암반에 전달하도록 즉, 폭발에너지의 다양한 방향과 크기에 따른 전단농화유체 전색재의 점탄성 거동을 간섭하지 않도록 유연성이 있거나 개방부(PVC, 철, 구리나 알루미늄 등의 비철금속)를 갖는 형태이고, 비닐에 의한 랩핑도 가능하다.
또한, 상기 파우치의 유연성은 폭약과 장약공의 크기와 형태의 다양성을 감안할 때 유용하며, 즉, 폭약과 장약공의 크기와 형태가 다양하여 이들 사이의 간격이 다양하더라도 이 간격을 공기없이 밀실하게 전단농화유체로 충진하는 것이 가능하다.
본 실시예에 의한 스템 플러그를 이용한 발파 방법은 다음과 같다(도 7 참고).
1. 장약공 천공.
암반의 발파를 위하여 발파 패턴(장약공의 형태, 천공경, 천공장, 폭약 제원 등)을 설계하고, 천공 장비를 이용하여 발파 패턴으로 장약공(1)을 천공한다.
2. 장약.
장약공(1) 안에 폭약(2)을 설치하고 기폭선을 배선한다.
3. 스템 플러그 설치.
폭약(2)의 뒤쪽에 스템 플러그(10)를 설치한다.
스템 플러그(10)를 폭약(2)의 뒤쪽에 설치하는 것으로 한정되지 아니하고 폭약(2)의 뒤쪽을 전색재로 1차로 전색하고 상기 전색재 뒤쪽에 스템 플러그(10)를 설치하는 것도 가능하다.
4. 전색.
스템 플러그(10)의 뒤쪽을 전색재(3)로 전색한다. 전술한 것처럼, 전색재(3)는 스템 플러그(10)의 플러그 홀더(30)의 안에도 충진되고 또한 장약공(1)의 빈 공간에 충진된다.
장약공(1)은 폭약(2)과 스템 플러그(10)와 전색재(3)(전단농화유체)로 채워지기 때문에 밀장전 분위기로 조성된다.
5. 발파.
폭약(2)을 기폭시켜 발파하며, 폭약(2)의 폭발에너지는 스템 플러그(10)에 전달되고, 이 때, 스템 플러그(10)가 전술한 것처럼, 플러그 판(20)의 비틀림을 통해 장약공(1)을 막기 때문에 폭발에너지가 지상쪽으로 빠지지 않고 주변의 암반으로 전달되어 많은 부분의 암반이 파쇄된다.
또한, 전단농화유체의 전색재는 폭발에너지를 트리거(trigger)로 하여 고체화되며 즉, 장약공은 밀장전 상태가 되므로 공극에 의한 디커플링 효과없이 폭발에너지(폭굉압)가 주변의 암반에 전달되어 암반이 파쇄된다.
<실시예 2>
도 9에서 보이는 것처럼, 본 실시예에 의한 2단 비틀림형 스템 플러그(100)는, 선단 플러그(110) 및 플러그 홀더(120)를 포함하고, 선단 플러그(110)가 경사면과 플러그 홀더(120)와의 유기적 결합관계를 통해 장약공에 밀착되는 궤적을 그리면서 회전하는 회전형이면서 경사면을 통해 비틀림과 회전 조합형 스템 플러그이기도 하다.
선단 플러그(110)는 폭약을 향하는 선단면이 제1경사면(111)으로 형성되며, 제1경사면(111)의 크기는 전술한 실시예 1의 플러그 판(20) 및 장약공의 크기 관계와 동일하고, 따라서, 폭발에너지에 의해 세워지는 방향으로 경사(비틀림)지면서 장약공을 막는다.
선단 플러그(110)는 바람직하게 원통형이다.
플러그 홀더(120)는 선단 플러그(110)가 회전하도록 선단 플러그(110)와 경사면으로 연결된다. 즉, 선단 플러그(110)는 후방이 제2경사면(112)으로 형성되고 아울러 플러그 홀더(120)는 선단 플러그(110)의 제2경사면(112)이 맞닿는 제3경사면(121)을 포함한다.
이 때, 선단 플러그(110)가 장약공의 내벽에 밀착되는 궤적을 그리면서 회전하도록 제2경사면(112)은 제1경사면(111)과 다른 각도이고, 예를 들어, 90도 각도만큼 회전한 상태이다.
제1경사면(111)과 제2경사면(112)의 각도 차이를 이용하여 본 실시예의 스템 플러그(100)는 선단 플러그(110)의 제1경사면(111)을 통해 사선방향으로 비틀림(기울어짐)된 상태에서 제2,3경사면(112,121)을 통해 선단 플러그(110)가 장약공의 직경보다 큰 궤적으로 회전할 수 있고 따라서 장약공의 내벽에 밀착되면서 회전하여 장약공을 막게 된다.
선단 플러그(110)와 플러그 홀더(120)는 서로 연결되어 장약공 안에 삽입할 때까지 취급이 용이하도록 하며, 예를 들어, 연결돌기와 연결홈의 연결수단을 통해 연결된다.
도 9와 도 10에서 보이는 것처럼, 선단 플러그(110)는 연결홈이 포함되고 플러그 홀더(120)에는 연결홈(113)에 끼움 결합되는 연결돌기(122)가 포함되어 서로 끼움 결합된다.
연결돌기(122)는 선단 플러그(110)의 회전을 위한 중심의 기능도 할 수 있다.
선단 플러그(110)와 플러그 홀더(120)는 초기 설치 시에만 연결되고 설치된 후에는 서로 분리되어도 무방하며 즉, 폭발 시 연결돌기(122)가 파단되어 선단 플러그(110)와 플러그 홀더(120)가 분리 상태로 전환될 수 있다.
또한, 플러그 홀더(120)는 전색재 수용부(123)가 포함(일체 또는 결합)될 수 있다. 전색재 수용부(123)는 내부에 전색제가 충진되도록 지상측이 개방되는 구조이면서 내부에 충진된 전색제가 둘레부를 통해 배출되도록 다양한 형상의 배출부를 갖는 구조이다. 또한, 전색재가 전술한 것처럼, 전단농화유체의 전색재이면서 파우치에 의해 포장된 경우 상기 파우치를 절개하여 전단농화유체의 전색재가 배출되도록 하는 커터(손잡이)(124)가 포함될 수도 있다.
연결돌기(122)와 연결홈(113)은 그 위치가 서로 뒤바뀔 수 있다.
본 실시예에 따르면, 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 설치(장약공 천공 - 장약 - 스템 플러그 설치 - 전색)되고 발파된다. 발파 과정에서 본 실시예는 스템 플러그(100)는 선단 플러그(110)의 제1경사면(111)을 통해 기울어지게 되고 아울러 제2,3경사면(112,121)의 경사를 통해 선단 플러그(110)가 장약공의 내벽에 밀착되면서 회전함으로써 폭발에너지가 장약공을 통해 공밖으로 누출되지 않고 장약공 주변의 암반에 전달되도록 한다.
<실시예 3>
도 11과 도 12에서 보이는 것처럼, 본 실시예에 의한 선단 할로우형 스템 플러그(200)는, 선단 할로우형 플러그(210) 및 플러그 홀더(220)를 포함하고, 선단 플러그(210)가 할로우 부분이 확장을 통해 장약공을 막고 또한 장약공의 내벽에 밀착되는 궤적을 그리면서 회전하는 확장과 엇갈림 조합형이다.
선단 할로우형 플러그(210)와 플러그 홀더(220)는 경사면(211,221)을 통해 서로 지지되어 선단 할로우형 플러그(210)가 플러그 홀더(220)를 지지기반으로 하여 장약공(1)의 내벽과 밀착되는 궤적을 그리면서 상호 엇갈리도록 구성된 것이며, 또한, 선단 플러그(210)는 앞쪽에 폭발에너지에 의해 할로우 부분이 벌어지면서 장약공(1)을 막는 2개 이상의 확장편(212)을 포함한다.
선단 할로우형 플러그(210)와 플러그 홀더(220)의 경사면(211,221)에 의한 미끌림 지지구조는 실시예 2에서 설명한 것과 동일하고, 플러그 홀더(220)의 전색재 수용부(222)는 실시예 2의 전색재 수용부와 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.
할로우 부분의 확장편(212)은 2개 이상이 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 형성되어 폭발에너지에 의해 개별적으로 확장되는 것이 가능하다.
할로우 부분의 확장편(212)은 원활한 확장을 위하여 외주면에 확장유도홈(213)을 포함하는 것도 가능하다.
확장유도홈(213)은 확장편(212)에 강도가 약한 부분을 형성함으로써 신속한 확장을 유도하고 아울러 장약공(1)의 내벽에 밀착되는 확장이 가능하도록 하는 것이다.
확장유도홈(213)은 확장편(212)의 외주면에 원주방향을 따라 형성된다.
확장편(212)들의 안쪽면은 폭발에너지에 의해 확장편(212)의 확장을 유도할 수 있도록 경사면으로 형성되는 것도 바람직하며, 상기 경사면은 입구에서 안쪽으로 가면서 중앙을 향해 모아지는 경사이다.
본 실시예에 의한 확장과 엇갈림 조합형 스템 플러그에 따르면, 그 설치 방법은 실시예 1,2와 동일하고, 확장편(212)들은 설치 시 벌어지지 않는 상태이기 때문에 장약공(1) 안에 주변 암반의 간섭을 받지 않고 용이하게 설치된다.
발파 시 확장편(212)들은 폭발에너지에 의해 장약공(1)의 내벽쪽으로 벌어지면서 단부가 장약공(1)의 내벽에 밀착되어 폭발에너지가 장약공(1)의 공밖으로 누출되는 것을 막게 된다.
아울러, 확장편(212)이 확장되어 장약공(1)을 막는 상태에서 경사면(211,221)에 의해 선단 플러그(210)가 장약공(1)의 내벽에 밀착되는 궤적을 그리면서 엇갈리게 되어 확장편(212)들 사이에 간격이 있더라도 장약공(1)을 효과적으로 막게 된다.
지금까지는 본 발명의 스템 플러그를 전색재와 함께 사용하는 것으로 설명하였으나, 장약통형 플러그도 가능하다.
도 14에서 보이는 것처럼, 장약통(10)는 장양통의 외피(30)가 합성수지(플라스틱)을 재질로 하며 내부에 공간이 있는 통(2분할 등) 구조로서 내부에 폭약(2-1)(또는 미진동 파쇄재)이 충진되고 뇌관장착홈(33)이 갖추어지며, 후단부(공입구쪽)에 경사부가 형성되어 플러그판(20)이 경사지게 형성되고, 이 때, 플러그 홀더(30)는 앞에 다른 폭약이 있는 것과 없는 것 모두가 가능하다.
이와 같은 스템 플러그(10)는 폭약(2-1)의 폭발 시 경사형의 플러그판(20)에 의해 장약통형 플러그가 비틀림 운동하면서 장약공(1)을 막아 폭발에너지가 공밖으로 누출되는 것을 막아 준다.
이상의 장약통형 플러그는 회전형 스템 플러그와 확장과 회전 조합형 스템 플러그에도 조합하여 적용 가능하다.
이하에서는 본 발명에 의한 최적의 발파 설계방법에 대해 설명한다.
본 발명에 의한 발파 방법의 배경을 먼저 설명하면, 폭약을 사용하여 발파할 경우에 사용하는 폭약은 암석을 파괴하는 에너지공급원이며 피폭체인 암반은 폭발에너지에 비례하여 파쇄 될 것임은 자연의 물리적 법칙이므로 이에 근거하여 발파의 설계가 이루어져야 하고 이러한 전제를 벗어날 수 없다.
따라서 노천발파에 주로 활용되는 굴착법인 계단식 발파에서 계단의 높이가 커질수록 1공당 장약량이 증가함은 당연한데도 불구하고 기존의 이론과 설계방법으로만 설계한 결과를 보면 계단의 높이가 커지고 장약량이 증가함에 따라서 암반이 파괴되는 저항선과 공간격의 길이가 일정하거나 반대로 감소하고 단위체적당 폭약사용량이 증가하는 등 물리법칙과 상반된 결과를 초래하게 되며 다시 말하면 폭약을 많이 사용할수록 즉, 에너지를 많이 사용하여도 파괴할 수 있는 영역에 변화가 없거나 오히려 좁아진다는 현실과 괴리되는 결과가 도출된다.
보편적으로 가장 많이 사용하는 Langefors의 설계방법을 보아도 계단의 높이가 커질수록 즉, 발파의 규모가 커질수록 폭약비용과 천공비용이 증가는 결과를 나타내는데 이것은 일반적으로 규모가 클수록 시공단가가 감소하는 실상과 상반되는 설계 결과이다.
따라서, 이러한 괴리를 보완하기 위하여 현장조건에 따라서 기존의 설계식의 계수나 상수를 임의로 조정하며 주관적인 경험과 일치하는 계수를 역산하고 설계하게 되며, 이러한 이유 때문에 동일한 암질의 현장임에도 발파규모에 따라서 또는 공당장약량의 변화에 따라서 발파계수와 상수를 달리하며 설계하는 실정이다. 결국 원칙 없이 개인의 경험과 직관에 대한 의존하여 설계하고 있는 실정이다.
현재 구체적인 설계방법이 없이 전문가가 제시한 6가지 종류로 이루어진 국토교통부의 표준시장단가를 보면 기존의 이론적 설계법과 반대로 발파규모가 커질수록 폭약비용은 공사비용이 감소하고 있음을 보아도 이론과 실제가 전혀 맞지 않고 있음을 확인할 수 있다.
또한 국토교통부의 표준패턴은 6가지로 분류되어 있어도 무수히 많은 현장의 조건, 즉 보안물건에서 거리가 수m~수백m, 장약량 또한 수십g~수십kg까지 변화하는 조건을 단 6가지 구간으로 설계하다보니 동일한 공법이 적용되는 구간에서도 거리에 따라서 표준패턴보다 폭약을 가감하여 사용해야 하는데 이 때에도 작업자의 경험에 의존해야 하기 때문에 작업자의 역량에 따라서 과장약이나 약장약에 의한 문제가 발생하고 있다.
예를 들어 표준발파설계상 공당장약량 1.0kg을 사용하는 소규모진동제어발파공법의 경우에 국토교통부의 지침상에는 0.5~1.5kg의 폭약을 사용하는 공법인데 사용가능 영역이 주택으로부터 40 ~ 70m떨어진 구간에서 적용해야 하고 만일에 해당 구간의 중앙점인 55m지점에서는 평균치인 1.0kg을 사용하는 표준발파패턴을 적용함에 문제가 없으나 작업자가 42m 지점에서 작업할 경우 그 지점에서 적정한 패턴이 없기 때문에 동일하게 1.0kg을 사용하게 되고 결국에 진동은 진동추정식으로 환산하면 30%이상 증가하게 되는 결과를 초래하게 될 수 있고, 천공패턴을 표준패턴으로 하고 공당장약량 만을 0.6kg으로 감소할 경우에는 단위체적당 폭약량이 부족하여 암석을 파괴하지 못해 공구방향으로 비산하는 공발현상을 유발하여 소음과 비산의 피해를 줄 수 있다.
이와 같은 종래의 발파 현실을 해결할 수 있는 본 발명에 의한 노천발파 방법은 다음과 같은 표준 설계를 만드는 것이다.
(1) 공당장약량 결정 : Q (kg)
보안물건에 따라서 발파진동추정식에 의하여 지발당장약량을 산출하고 이에 적합한 공당장약량을 결정한다.
(2) 암질에 적합한 노천발파 발파계수 결정 : C (kg/m3)
국내의 노천발파 암반계수(g)에서 평균적으로 미진동발파: 0.25, 그 밖의 발파:0.3을 적용하되 필요한 파쇄도에 따라 가감한다.
일반적색의 경우에는 미진동발파: 0.3, 그 밖의 발파:0.34를 적용하되 필요한 파쇄도에 따라 가감한다.
(3) 공간격과 최소저항선의 비 결정 : V (공간격/최소저항선)
도로공사 노천발파 설계·시공 지침에 따라 1.2가 가장 적합하나 현장여건에 따라 1.0~1.5사이의 값을 갖는다.
(4) 장약장 h(m)과 천공경의 계산
국내 산업용폭약의 특성을 현장의 장약방법을 고려한 장약장의 계산식으로 지포장이나 필름튜브 포장에 의한 카트리지형 에멀젼 폭약의 경우 평균 95%의 다짐도가 산출되며 입상 폭약인 ANFO의 경우 공내에 중력에 의해 흘려 넣을 경우 평균 겉보기 비중은 0.8로 나타나는데 기온과 수평도, 장전기계 사용 유·무에 따라서 장약장은 다소 변화 될 수 있다.
- 장약장 :
Figure pat00001
(카트리지 폭약) ,
Figure pat00002
(입상ANFO 폭약)
Q : 공당장약량(kg),
Figure pat00003
: Bulk 폭약 겉보기 비중(ANFO:0.8),
Figure pat00004
: 장약다짐도(다짐없음:1.0, 자유낙하다짐:0.95, 밀실다짐:0.9),
Figure pat00005
: 카트리지 폭약의 단위길이 (m/개),
Figure pat00006
: 카드리지 단위중량 (kg/개) ,
Figure pat00007
: 폭약 개수
- 천공경 결정 (도로공사 노천발파 설계·시공 지침 ) : d (m)
도로공사 노천발파 설계·시공 지침을 기준으로 하되 장약장의 1/5 ~1/100이하가 되도록 결정하되 폭약의 직경보다는 1.3~2.0배 크게 한다.
(5) 최소저항선을 산출하는 새로운 계산식
Figure pat00008
Figure pat00009
: 저항선(m), V : 저항선과 공간격비율 = 1.2(현장여건에 따라 변함),
Figure pat00010
: 노천발파계수(kg/m3), φ : 폭약경(m), h : 장약장(m), 여기서, 계수의 평균값은 k=0.94, x=0.7, y=0.77, z=10으로 발파의 목적에 따라 변경한다.
(6) 공간격 계산
S=VB(공간격, m)
(7) 전색장의 산출하는 새로운 계산식
(전색장, m)
2차파쇄가 필요한 미진동발파, 정밀진동제어발파의 경우
여기서, 평균적으로 계수 x=0.7 , y=-0.18 또는 -0.25이다.
(8)천공장 계산
(천공장, m)
(9)계단높이 계산
(계단높이, m)
여기서, r : 0.25~0.3으로 전단농화유체 스템은 0.27, 일반전색 0.3을 갖는다.
(10) 발파패턴의 설계결과
장약량
(kg)		 천공경
(m)		 저항선
(m)		 공간격
(m)		 전색장
(m)		 비장약
(kg/m3)		 비천공장
(m/m3)		 계단높이
(m)
0.12 0.051 0.7 0.8 1.24 0.17 2.066 1.24
0.25 0.051 0.78 0.94 1.42 0.23 1.556 1.49
0.5 0.051 0.96 1.15 1.37 0.27 1.049 1.67
0.75 0.051 1.07 1.28 1.52 0.26 0.83 2.07
1 0.051 1.14 1.37 1.63 0.26 0.72 2.44
1.25 0.051 1.2 1.44 1.71 0.26 0.645 2.79
1.5 0.051 1.24 1.49 1.77 0.26 0.598 3.12
3 0.076 1.73 2.08 2.28 0.28 0.321 3.01
7.5 0.076 2.12 2.54 2.79 0.27 0.206 5.21
10 0.076 2.23 2.68 2.93 0.26 0.183 6.32
15 0.076 2.36 2.83 3.1 0.27 0.161 8.45
20 0.076 2.45 2.94 3.22 0.26 0.148 10.54
25 0.076 2.51 3.01 3.3 0.26 0.14 12.6
30 0.076 2.56 3.07 3.36 0.26 0.133 14.64
터널발파 방법은 다음과 같은 방법으로 설계한다.
1. 암질에 따른 지보 타입별 굴진장 및 발파관련 계수
굴진장 발파계수(e·g·d) 비고
3.5m 0.784 경암 or 암반분류값
2.5m 0.72 보통암 or 암반분류값
2m 0.64 보통암 or 암반분류값
1.5m 0.56 연암 or 암반분류값
1.2m 0.48 연암 or 암반분류값
굴진장 암반의 상태 암반저항계수(g)
터 널
3.5m 경암 or 암반분류값 0.98
2.5m 보통암 or 암반분류값 0.9
2.0m 보통암 or 암반분류값 0.8
1.5m 연암 or 암반분류값 0.7
1.2m 연암 or 암반분류값 0.6
구 분 가 비 중 순 폭 도 위력계수(e)
다이나마이트 1.3 ~ 1.4 4 ~ 5 1.0
에멀젼 고성능 1.2 ~ 1.3 3 1.0
일 반 1.1 ~ 1.2 2 1.1
초안폭약 1.0 ~ 1.1 2 ~ 3 1.1
구 분 전색계수(d)
스마트스템 0.8
모래, 점토 전색 1.0
(1) 공당장약량 결정 : Q (kg)
Q (kg) = k×L×Cx = 1.1·L·C1.3 (평균수치)
(여기서, k:0.9~1.3 , x=1.1~1.5, L : 굴진장(m), C : 발파계수
주변에 진동에 피해가 예상되는 경우에 허용진동기준치에 적합한 지발당 장약량을 공당장약으로 한다.
(2) 최소저항선을 산출하는 새로운 계산식
Figure pat00015
B : 저항선(m), V : 저항선과 공간격비율 = 1.1(현장여건에 따라 변함), C: 발파계수(kg/m3), φ : 폭약경(m)은 사용폭약의 종류에 따라서 결정하며, h : 장약장(m)
여기서, 터널발파 평균치 k=1.0 ,x=0.7, y=0.77, z=10은 전단농화유체 전색재를 사용하는 경우의 평균수치로서 전색재를 달리 사용하는 경우 변화할 수 있다.
(3) 전색장의 산출하는 계산식
(전색장, m)
여기서, 계수 x=0.7(평균), y=-0.07(평균)는 STF 전색재를 사용하는 경우의 수치로서 일반 전색재를 사용하는 경우 변화할 수 있고 전색장을 천공장에서 장약장을 제외한 길이로 계산할 수도 있다.
(4)천공장 계산
(지보 타입에 따른 경우) 또는 (지발당 장약량에 따른 경우)
1 : 장약공, 2,2-1 : 폭약
3 : 전색재,
10 : 비틀림형 스템 플러그, 20 : 플러그 판
21 : 경사면, 22 : 막음부
30 : 플러그 홀더, 31 : 지지면
32 : 배출홀, 33 : 뇌관 장착홈
100 : 회전형 스템 플러그,
110 : 선단 플러그, 111 : 제1경사면
112 : 제2경사면, 113 : 연결홈
120 : 플러그 홀더, 121 : 제2경사면
122 : 연결돌기,
200 : 확장과 회전 조합형 스템 플러그,
210 : 선단 플러그, 211 : 경사면
212 : 확장편, 213 : 확장유도홈
220 : 플러그 홀더, 221 : 경사면

Claims (12)

  1. 폭약을 향하는 곳에 배치되며 상기 폭약과 가까운 선단부에서 후단부로 가면서 경사지는 경사면이 구성된 플러그 판(20) 및 상기 플러그 철판을 지지하는 플러그 홀더(30)를 포함하며,
    상기 플러그 판은 단경이 장약공의 내벽에 근접되는 길이이면서 장경이 상기 장약공의 내경보다 길게 형성되는 타원형으로 이루어져 폭발에너지에 의해 장약공 안에서 회전하면서 상기 장약공을 막는 경사형 플러그판 부착형 스템 플러그(10)인 것을 특징으로 하는 스템 플러그.
  2. 폭약을 향하는 곳에 배치되며 상기 폭약과 가까운 선단부에서 후단부로 가면서 경사지는 제1경사면이 구비되며 폭발에너지에 의해 상기 제1경사면(111)을 통해 경사지면서 장약공을 막는 선단 플러그(110)와;
    상기 선단 플러그의 후방에서 상기 선단 플러그를 지지하는 플러그 홀더(120)를 포함하고,
    상기 선단 플러그는 후방이 상기 제1경사면과 다른 각도의 제2경사면(112)을 통해 상기 플러그 홀더에 지지되어 상기 플러그 홀더를 기반으로 하여 회전과 비틀림 운동을 하면서 상기 장약공을 막는 2단 비틀림형 스템 플러그(100)인 것을 특징으로 하는 스템 플러그.
  3. 폭약을 향하는 곳에 배치되는 선단 할로우형 플러그(210)와;
    상기 선단 플러그의 후방에서 상기 선단 플러그를 지지하는 플러그 홀더(220)를 포함하고,
    상기 선단 할로우형 플러그는 후방이 상기 전방에서 후방으로 가면서 경사지는 경사면을 통해 상기 플러그 홀더에 지지되고 앞쪽에 폭발에너지에 의해 벌어지면서 장약공을 막는 2개 이상의 확장편(212)을 포함하는 확장과 엇갈림 조합형 스템 플러그(200)인 것을 특징으로 하는 스템 플러그.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플러그 홀더는 내부에 전색재가 충진되는 전색재 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스템 플러그.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 플러그 홀더는 유연성이 있는 재질로 내부에 전색재가 충진되면서 선단부에 경사부가 형성되며, 상기 플러그 판은 상기 플러그 홀더의 경사부에 부착되는 것을 특징으로 하는 스템 플러그.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 전색재는 파우치에 의해 포장되어 상기 전색재 수용부에 삽입되고, 상기 플러그 홀더는 상기 파우치를 절개하여 상기 전색재가 장약공으로 배출되도록 하는 커터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스템 플러그.
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 선단 플러그와 플러그 홀더는 연결돌기와 연결홈을 통해 끼움 결합되면서 상기 연결돌기를 통해 상기 선단 플러그가 회전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스템 플러그.
  8. 청구항 3에 있어서, 상기 확장편은 외주면에 형성되는 확장유도홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스템 플러그.
  9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플러그 홀더는 내부에 폭약이 장약되고 뇌관이 설치되고, 폭약의 뒤쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 스템 플러그.
  10. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전색재는 전분류로 이루어지는 베이스, 상기 베이스와 비중 차이를 갖고 있으며 상기 베이스를 분산시키는 분산매의 혼합물에 대하여,
    상기 베이스와 분산매의 비중 차이를 줄이고 상호 결속을 통해 상기 베이스와 분산매의 재료분리를 막아주는 비중조절제와 증점제가 혼합되는 충격파 응답형 전단농화유체 전색재인 것을 특징으로 하는 스템 플러그.
  11. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 의한 스템 플러그를 이용한 발파 방법으로서,
    암반 안에 장약공을 천공하는 제1단계와;
    상기 장약공 안에 폭약을 장약하는 제2단계와;
    상기 장약공 안에 상기 스템 플러그를 삽입 설치하는 제3단계와;
    상기 장약공을 전색재로 전색하는 제4단계와;
    상기 폭약을 기폭시켜 상기 장약공 주변의 암반을 파쇄하는 제5단계를 포함하고, 상기 제5단계는 상기 폭약의 폭발에너지에 의해 상기 스템 플러그가 틸팅하거나 회전하거나 확장과 회전하면서 상기 장약공을 막아 폭발에너지를 장약공 주변의 암반에 전달하여 파쇄하는 것을 특징으로 하는 스템 플러그를 이용한 발파 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 터널발파와 노천발파 시 최소저항선을 하기의 식으로 산출하며,

    B : 최소저항선(m), Q : 공당장약량(kg), V : 저항선과 공간격비율 = 1.1(현장여건에 따라 변함), C : 발파계수(kg/m3), φ : 폭약경(m)은 사용폭약의 종류와 천공에 따라서 결정하며, h : 장약장(m), k : 터널발파 1.0, 노천발파 0.94, x : 0.7 , y : 0.77, z : 10,
    터널 발파 시 공당장약량을 하기의 식으로 산출하며,
    Q (kg) = k×L×Cx = 1.1·L·C1.3 (평균수치로서 k:0.9~1.3 , x=1.1~1.5, L : 굴진장(m), C : 발파계수) 로 한다.
    전색장을 하기의 식으로,
    (전색장,m)(노천발파에서 발파규모에 따라서 x=0.7, y= -0.18 ~ -0.25으로 하고 터널발파의 경우에는 x=0.7, y=-0.07로 하고 천공장에서 장약장을 제외한 길이로 계산할 수도 있다.) 산출하는 것을 특징으로 하는 스템 플러그를 이용한 발파 방법.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200290362Y1 (ko) 2002-06-27 2002-09-27 임익환 쇄기형 전색용 마개
KR200436668Y1 (ko) 2006-10-18 2007-09-19 주식회사 케이이씨 접촉면적을 증대시킨 전색 마개

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200290362Y1 (ko) 2002-06-27 2002-09-27 임익환 쇄기형 전색용 마개
KR200436668Y1 (ko) 2006-10-18 2007-09-19 주식회사 케이이씨 접촉면적을 증대시킨 전색 마개

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