KR920005961B1 - 무진동암반발파공법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

무진동암반발파공법

제1도는 암반에 뚫은 구멍속에 본 발명의 공법에 따른 암반발파 준비상태를 나타낸 개략도.

제2도는 본 발명에 사용되는 유체튜브의 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 암반 2 : 구멍

3 : 유체튜브 4 : 폭발성개스

5 : 개스튜브 6 : 점화플러그

7 : 전선 8 : 전원

9 : 충격흡수재 10 : 충격흡수유니트

11 : 밀봉재 12 : 캡슐

13 : 개스주입노즐 F : 유체

본 발명은 화약을 무진동발파시켜 암반을 파쇄하는 방법에 관한 것으로, 특히 폭발성이 강한 액화압축가스를 사용하여 대상암반을 효과적이면서 무진동으로 파쇄시킬 수 있도록 한 무진동암반발파공법에 관한 것이다.

일반적으로 지하터널을 뚫는 경우, 암반지형이나 채석장에서 거대한 암반을 적당한 크기로 파쇄해서 분해할 때에 암반파쇄기를 쓰거나 화약등을 쓰게 되는 바, 이와같은 발파방법은 화약의 폭발력에 의해 암반이 파쇄되기는 하지만, 암반의 파쇄와 함께 화약위에 채워진 잡석이 날아가면서 주변물체 또는 작업자에게 손상을 주게 됨은 물론 굉음을 일으키게 하고, 폭발의 손실로 인한 발파효율이 떨어지게 되며, 화약이 대상암반에 불규칙한 폭발력을 전달하게 됨으로써 폭발부위가 일정하게 되지 않아 파쇄된 바위덩어리의 이용율을 떨어뜨리는 등의 문제점이 있었다.

그리고, 특히 이러한 화약발파식 암반파쇄방법은 도시의 건물지하굴착이나 지하철굴착과 같은 경우에는 화약발파 때 발생하게 되는 진동때문에 사용할 수 없다는 단점도 있었다.

한편, 이러한 단점들을 해소하기 위해 무진동화약을 사용해서 임반을 무진동으로 파쇄하는 방법이 제안되어져 있기는 하나, 이러한 무진동화약은 화학적반응으로 주변의 대상암반을 균열파쇄하도록 되어 있기 때문에, 암반의 파쇄효율이 아주 낮고 여러가지 제약이 따른다는 문제점도 있었다.

또한 이러한 무진동화약에 의한 암반파쇄방법의 단점을 해소하기 위해 본 발명의 출원인이 1989년 특허출원 제19294호로 일반적인 화약을 그대로 이용하면서 화약의 폭발력이 효과적으로 암반에 전달되어 적은 폭발력으로도 큰암반을 효과적으로 파쇄시킬 수 있도록 한 무진동암반발파공법을 출원한바가 있는 바, 이 공법에 의한 암반파쇄효율은 현재까지 제안된 기타 여러가지의 방법보다 훨씬 높다는 사실이 각종 토목공사등에서 입증되고 있다.

그러나 이 방법 역시 몇가지의 문제점이 있는 바, 즉 암반에 뚫은 구멍속에 물과 같은 비압축성유체를 패키지(package)식으로 집어놓고, 이 비압축성유체가든 패키지위에 발파화약과 함께 이 화약을 점화시켜 주기 위한 뇌관을 설치해 주어야만 한다.

그런데 화약의 폭발성에 의한 위험도 있지만, 화약을 사용하기 위해 반드시 필요한 뇌관이 화약자체 보다도 충격등과 같은 주변의 상황변화에 더욱 민감하기 때문에 아주 조심스럽게 다루어야 함음 물론 이러한 이유들로 인해 뇌관과 화약을 사용하는데 있어 관련법규의 제약을 많이 받고 있다는 불편함이 따르고, 또 큰 암반을 파쇄하기 위해서는 무수하게 많이 뚫은 발파구멍에 화약과 함께 뇌관을 설치해주어야 하므로 경제적인 면에 있어서도 문제가 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와같은 제문제점을 완전해소시켜 화약과 뇌관이 필요없이 간단하게 점화.폭발력을 얻고, 이 폭발력이 외부로 누출되지 않고 비압축성유체를 매개하여 암반에 전달되도록 함으로써 진동이 거의 발생하지 않게 암반을 파쇄시키도록 하는 무진동암반발파공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 먼저 대상암반에 소정의 직경과 길이로 구멍에 이 구멍길이의 절반에 해당하는 만큼의 아래쪽에 유체가 채워진 튜브를 삽입설치하고, 이 유체튜브위에 폭발수단을 삽입설치한 후, 이 폭발수단위에 미리 소정의 직경과 폭을 갖도록 만들어져 내부에 충격흡수재가 충전된 여러개의 충격흡수유니트를 설치하며, 이 충격흡수유니트위에 접착력이 큰 밀봉재를 충전시켜 상기 구멍을 밀봉시킨다음, 상기 폭발수단을 점화 폭발시켜 그 폭발력과 함께 상기 튜브속에 채원진 액체가 팽창하는 힘으로 암반을 파쇄하도록 된 무진동암반발파공법에 있어서, 유연성이 있는 튜브속에 폭발성개스가 가압충전되어 패키지화된 폭발수단을 전기적으로 점화.폭발시켜 얻어지는 폭발력으로 상기 유체튜브속에 채워져 있는 유체를 가압.팽창시켜 주도록 된 것을 특징으로 하는 것이다.

상기한 바와같은 방법에 따라, 폭발수단의 폭발성개스를 전기스팍크에 의해 발생되는 불꽃으로 점화.폭발시켜 주면 구멍의 윗쪽으로 전달되는 진동과 폭발력이 상기 폭발수단위쪽에 설치된 충격흡수유니트에서 흡수됨과 더불어, 일부 이 충격흡수유니트에서 반사되는 것과 함께 구멍의 아랫쪽으로 전파되는 진동과 폭발력이 상기 유체튜브를 개뜨리면서 이속에 든 유체를 가압팽창시켜, 이 유체의 가압.팽창력에 의해 구멍이연속적으로 배열된 방향으로 암반이 파쇄되게 함으로써, 상기 폭발성개스의 폭발력과 유체의 팽창력에 의해 암반이 무진동이면서도 효과적으로 파쇄되게 된다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 제1도에 도시된 바와같이, 대상암반(1)에 착암기등으로 소정의 직경(D)과 깊이(H)를 갖는 구멍(2)을 뚫고, 이 구멍깊이(H)의 절반(H/2)에 해당하는 길이만큼 유체가 내장되도록 비닐등으로 만든 유체튜브(3)를 삽입한다.

여기서 유체튜브(3)는 구멍(2)의 형태와 크기에 따라 적절히 변형되면서 삽입되어질 수 있도록 가소성을 갖고 폭발력에 의해 쉽게 파괴될 수 있는 재질을 사용하는 것이 좋다.

그리고 이 유체튜브(3)에 충전되는 유체(F)는 물과 같은 비압축성유체가 바람직하다.

이와같이 설치된 유체튜브위에는 내부에 폭발성개스(4)가 가압충전된 개스튜브(5)를 설치하고, 이 개스튜브(5)에 구비된 점화플러그(6)에 전선(7)을 매개로 전원(8)과 연결시켜 전류를 인가해줌으로써, 상기 점화플러그(6)에서 발생되는 불꽃에 의해 상기 폭발성개스(4)가 폭발되도록 한다.

그리고 상기 개스튜브(6)위에는 내부에 모래나 톱밥, 마사토 등과 같은 충격흡수재(9)가 튜브속에 충전된 적당한 칫수의 충격흡수유니트(10)를 다수개 적층.설치하게 되는데, 이 충격흡수유니트(10)역시 구멍(2)의 칫수에 따라 미리 적정한 칫수로 만들어 놓음으로써 발파현장에서는 단순히 구멍속으로 삽입시켜 주기만 하면 되도록 한다. 이때 구멍(2)의 깊이에 따라 이 충격흡수유니트(10)의 적층갯수는 임의 결정되어지게 하되, 이 구멍(2)의 최상단에는 상기 충격흡수유니트(10)의 1개폭만큼의 간격을 남겨둔다.

이렇게 충격흡수유니트(10)를 다수층으로의 적층되게 쌓아주는 것은, 상기 폭발성개스(4)의 폭발력이 구멍(2)의 윗쪽으로 전파되는 것을 가능한 한 최대로 막아 암반(1)이 묻혀있는 지반등에 영향을 주지않도록하기 위한 것이다.

이어 마지막으로 상기 적층된 충격흡수유니트(10)위에다 진흙등과 같은 점착성이 강한 재질의 밀봉재(11)로 구멍(2)의 최상단입구를 막아 빌봉시켜주게 되는데, 이 밀봉재(11) 역시 마지막으로 폭발력의 충격이 구멍(2)바깥쪽으로 누출되는 것을 막아줌으로써 폭발력에 의한 진동이 암반(1)자체 이외에는 거의 전달이 되지 않도록 함과 더불어, 상기 각종 튜브(3,5)가 장입된 구멍(2)을 완전히 밀봉시켜줌으로써 폭발성개스(4)의 폭발력이 거의 완전히 암반(1)에만 전달되도록 해서 암반(1)의 파쇄효과를 증대시켜 주기 위함이다.

한편, 상기와 같이 개스튜브(5)의 점화플러그(6)에서부터 구멍(2)의 전원(8)과 연결된 전선(7)은 충격흡수유니트(10)와 밀봉재(11)의 옆으로 유도되어 구멍(2)의 바깥쪽으로 인출되게 된다.

이와같은 셋팅을 끝낸 상태에서 전원(8)으로부터 점화플러그(6)에 전류를 인가해주게 되면 이 점화플러그(6)의 양쪽 전극사이에서 발생하는 불꽃(spark)에 의해 폭발성개스(4)가 폭발하면서 발생하게 되는 폭발력이 거의 완전히 구멍깊이(H)의 절반(H/2) 아랫쪽에 설치되어 유체(F)가 내장된 유체튜브(3)를 파열시키면서 유체(F)를 가압하게 되는 바, 이때 상기 유체(F)는 물과 같은 비압축성유체로 되어 있기 때문에 유체(F)에 전달된 충격력(폭발력)이 그대로 암반(1)에 전달되게 되어 구멍(2)의 길이방향과 이웃하는 구멍(2)에서 발생되는 충격력에 의해 소정의 방향으로 암반(1)을 파쇄하게 된다.

그리고 이때 발생하는 충격력이 가능한한 구멍(2)의 아랫쪽으로만 전파되도록 하여 암반의 파쇄능력을 증가시켜줌은 물론 진동등에 의한 파열음이 발생되지 않도록 하기 위해, 상기 개스튜브(5)의 바깥쪽에 윗쪽이 막히고 아랫쪽이 개방되면서 비교적 단단한 재질로된 캡슐(12)을 덮어 씌우고, 이 캡슐(12)위에 상기 충격흡수유니트(10)를 여러개 적층시켜 줌으로써 상기 폭발성개스(4)의 폭발력이 이 캡슐(12)에 의해 반사되어 아래쪽으로 전파되는 충격력과 합해져 유제(F)에 가해지는 충격력을 크게해주는 한편, 윗쪽방향으로 전파되는 충격력과 폭음 및 진동을 줄여 주게 할 수가 있다.

또한 상기 개스의 폭발.충격력이 먼저 상기 캡슐(12)에 의해 아랫쪽으로만 반사되게 됨과 더불어, 다층의 충격흡수유니트(10) 및 밀봉재(11)에 의해 흡수되게 됨으로써 거의 구멍(2) 밖으로는 누출되지 않게 되어 특수한 무진동폭약이 아닌 일반폭약을 사용하더라도 진동이 거의 일어나지 않게 되고, 폭발성개스의 폭발력에만 의존하는 것이 아니라 이 폭발력이 상기 튜브(3)속에 들어있는 유체(F)를 매개로 암반(1)의 깊은곳까지 전달됨으로써 파쇄효과가 증대되게 된다.

한편 상기 개스튜브(5)는 개스의 충전을 쉽게 하기 위해 이 튜브(5)자체에 첵크밸브를 갖춘 개스주입노즐(13)을 일체로 설치해줄 수 있음과 더불어, 전기적 점화를 쉽게 하기 위해 상기 점화플러그(6)를 예컨대 튜브(5)벽체에 2개의 전기단자(6a,6b)를 소정의 간격을 두고 삽입시킨 구조로 할 수 있는바, 이 경우에는 상기 전기단자(6a,6b)의 튜브(5)의 바깥쪽으로 돌출되어 나온쪽 끝에 미리 소정길이의 전선을 연결시켜 둠으로써 상기 전원(8)에 연결된 전선(7)을 쉽게 연결시켜줄 수가 있다.

이렇케 개스튜브(5)자체에다가 개스주입노즐(13)과 전기단자(6a,6b)를 일체로 만들어 줌으로써, 발파현장에서 폭발성개스(4)를 주입시킨후 전원에다 연결시켜 단단하게 준비.설치해 줄수 있는 편리함으로 얻을수 있다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 폭발성개스를 점화.폭발시켜 발생한 폭발력이 구멍(2)이 아랫쪽에서만 전달되게 되어 폭발력의 누출이 없게 됨과 더불어 폭발에 의한 진동등이 외부지반등으로 누출전달되지 않게됨으로써 무진동 효과가 얻어지게 되고, 또 상기 폭발력이 튜브(3)속에 장입된 유체(F)를 매개로 암반(1)에 전달되게 됨으로써 암반의 파쇄효과가 증대시켜질 수 있는 한편, 폭발성개스를 폭발력을 사용해얻음으로써, 취급이 간단해지게 된다.

그리고 상기 각종 튜브(3,5)와 충격흡수유니트(10)등을 미리 소정의 칫수로 준비해 놓게 되면 발파현장에서 간단히 설치해서 사용할 수 있게 되는 효과도 얻을 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 대상암반에 소정의 직경(D)과 같이(H)로 구멍에 이 구멍길이의 절반(H/2)에 해당하는 만큼의 아래쪽에 유체가 채워진 튜브(3)를 삽입설치하고, 이 유체튜브(3)위에 폭발수단을 삽입설치한 후, 이 폭발수단위에 미리 소정의 직경과 폭을 갖도록 만들어져 내부에 충격흡수재가 충전된 여러개의 충격흡수유니트(10)를 설치하며, 이 충격흡수유니트위(10)에 접착력이 큰 밀봉재(11)를 충전시켜 상기 구멍을 밀봉시킨 다음, 상기 폭발수단을 점화.폭발시켜 그 폭발력과 함께 상기 튜브속에 채워진 액체(F)가 팽창하는 힘으로 암반을 파쇄하도록 된 무진동암반발파공법에 있어서, 유연성이 있는 튜브(5)속에 폭발성개스(4)가 가압 충전되어 패키지화된 폭발수단을 전기적으로 점화.폭발시켜 얻어지는 폭발력으로 상기 유체튜브(3)속에 채워져 있는 유체(F)를 가압.팽창시켜 주도록 된 것을 특징으로 하는 무진동암반발파공법.

Images