KR100483315B1 - 미진동 및 저소음용 폭약용기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미진동 및 저소음용 폭약용기에 관한 것으로서, 폭약이 충진되어 암석을 발파하는 폭약용기에 있어서,상기 폭약용기는 상, 하부면으로 각각의 상, 하부캡이 설치된 내, 외부관으로 구성되며, 상기 상부캡의 외주면에는 날개부가 형성되며, 상기 내, 외부관의 사이에는 공간부가 형성됨으로서 상기 공간부로 충진재를 충진함으로서 폭발시에 발생되는 진동과 소음을 효과적으로 줄여줄 수 있으며, 또한 상기 날개부에 의해 용기를 구멍의 중앙에 위치시킴으로서 폭발시 발생되는 충격력을 고루 분배시킬 수 있는 미진동 및 저소음용 폭약용기를 제안한다.

Description

미진동 및 저소음용 폭약용기{EXPLOSIVE VESSEL FOR SLIGHT SHOCK AND LOW NOISE}

본 발명은 폭파작업에 사용되는 폭약용기에 관한 것으로서 , 특히 이중관으로 구성되어, 상기 이중관의 사이에 형성된 공간부로 충진물을 충진함으로서 폭파시 진동발생과 소음을 줄여줄 수 있는 미진동 및 저소음용 폭약용기에 관한 것이다.

일반적으로 건물이나 암반을 파쇄하는 발파작업에 주로 사용되는 종래의 폭약의 경우 그 폭발위력을 제어할 수 있는 별 다른 장치가 마련되지 못함으로 인하여 폭발시 발생된 진동이 그대로 주위 환경으로 전해짐으로서 암반에 크랙이 발생되는 문제가 발생했으며, 또한 폭발시 과다한 소음이 발생되는 문제가 있었다.

즉, 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 미진동 발파공법인 팽창성 파쇄제, 미진동 파쇄기, 유압 잭을 이용한 파쇄, 플라즈마를 이용한 전력 충격 파암 공법등이 개발되어 산업현장에서 사용되고 있는 추세이다.

하지만 상기와 같은 공법은 나름대로의 단점이 발생되는데, 먼저 팽창성 파쇄 공법은 석회계의 규산염을 주 재료로 하여 경화시 팽창되는 힘을 이용하여 암석을 파쇄하는 것으로 진동과 소음발생이 없지만, 시공성이 떨어져 대규모 현장에는 사용이 불가피하며, 특히 재질의 특성상 우기나 동절기에는 사용이 불가능하였다.

한편, 미진동 파쇄기 사용공법은 고열과 고압의 팽창력을 이용한 것으로서 진동이 발생되지 않으며, 또한 필요로 하는 곳, 즉 부분적인 파쇄가 가능한 장점이 있으나 상기의 공법은 균열이 있는 암반이나, 혹은 시공시에 전색을 치밀히 수행하지 못할 경우 발파자체가 불가능 하였으며, 특히 발파시 암반이 비산됨으로서 안전사고의 위험이 발생했다. 또한 전색을 하기위해 사용되는 시멘트 모르타르의 경우 타설 후 30~60분 이상의 경화시간이 필요로 함에 따라 작업능률이 떨어지는 문제가 발생했다.

한편, 유압 잭(JACK)을 이용한 파쇄공법은 암석에 천공을 한 뒤, 금속쇄기를 삽입하여 유압을 작동함으로서 쇄기가 팽창되는 원리를 이용한 것으로, 진동 및 비산이 없으며, 특히 시공이 안전하고 간편한 장점이 있으나, 상기의 공법의 경우 2차적인 파쇄가 필요하며, 시공성이 낮아 대규모 현장에는 적용할 수 없는 단점이 있었다.

마지막으로 플라즈마를 이용한 전력 충격 파암 공법의 경우에는 근래에 개발된 공법으로서 고전압을 순간적으로 발생시켜 이때 발생되는 방전으로 급격한 충격력 및 팽창력을 이용하여 파쇄하는 공법으로서 안전성이 뛰어나며 진동발생이 적고 시공성이 우수하지만 상기의 공법의 경우에는 고압을 발생하기 위한 고가의 전력충격기라는 별도의 설비가 필요로 함으로서 불필요한 비용이 증가되어 경제성이 떨어지는 문제가 발생했다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 폭약이 충진되는 용기의 구성을 이중관으로 형성하여 상기 이중관의 사이에 형성된 공간부로 충진재를 충진함으로서 폭발시에 발생되는 진동과 소음을 효과적으로 줄여줄 수 있는 미진동 및 저소음용 폭약용기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 암석의 천공된 구멍으로 삽입되는 폭약용기의 상부에 상기 용기의 직경보다 크도록 돌출부가 형성된 상부캡이 안착됨으로서, 상기 돌출부에 의해 용기를 구멍의 중앙에 위치시킴으로서 폭발시 발생되는 충격력을 고루 분배시킬 수 있는 미진동 및 저소음용 폭약용기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폭약이 충진되어 암석을 발파하는 폭약용기에 있어서, 상기 폭약용기는 상, 하부면으로 각각의 상, 하부캡이 설치된 내, 외부관으로 구성되며, 상기 상부캡의 외주면에는 돌출부가 형성되며, 상기 내, 외부관의 사이에는 공간부가 형성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명을 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 의한 미진동 및 저소음용 폭약용기의 구조를 도시한 도면이며, 도 2a와 도 2b는 본 고안의 구성인 상, 하부캡의 형상을 도시한 도면이다. 상기 도 1내지 도 2b를 참조하면 본 발명인 폭약용기(50)는 크게 원통의 형상을 가진 내, 외부관(16, 18)과 상, 하부캡(10, 26)으로 구성된다.

이를 보다 더 상세히 설명하면 우선 하부캡(26)의 중앙 상부면에는 결합구(28)가 일체로 돌출 형성되며, 상기 결합구(28)의 내주면에는 요입홈(29)이 형성되며, 상기 요입홈(29)으로 내부관(16)이 삽입되며, 상기 내부관(16)으로 폭약(24)이 충진된다. 그리고 상기 내부관(16)의 외부에는 외부관(18)이 끼워지며, 상기 외부관(18)은 상기 하부캡(26)의 상부 가장자리면에 접착된다. 이때 상기 요입홈(29)의 중앙면에는 반원 형상의 구멍(27)이 각각 형성되며, 상기 구멍(27)으로 폭약을 발파하기 위한 내관(도면에 미도시함)이 삽입되게 된다

그리고 상기 내부관(16)과 외부관(18)의 사이에는 소정의 크기를 가지는 공간부(20)가 형성된다. 이때 상기 공간부(20)에 존재하는 공기에 의해 폭발시에 발생되는 진동과 소음을 감소시킬 수 있게 된다. 그리고 선택적으로 상기 공간부(20)로 플라스틱, 고무류, 수지류, 종이류등의 유기질이나, 모래, 연마제등의 무기질의 재질을 사용한 충진물(22)을 충진함으로서 폭발시에 발생되는 진동과 소음을 감소시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 내, 외부관(16, 18)의 상부면에는 상부캡(10)이 설치된다. 즉, 상기 상부캡(10)의 중앙 하부면에는 결합구(12)가 돌출 형성되며, 상기 결합구의 내주면에 형성된 요입홈(13)으로 내부관(16)의 상부면이 삽입됨으로서 상기 상부캡(10)은 내, 외부관(16, 18)의 상부면에 결합되어 설치되는 것이다. 이때 상기 상부캡(10)의 직경을 상기 외부관(18)의 직경보다 크게 성형함으로서 내, 외부관(16, 18)의 상부면에 설치될 시 상부캡(10)의 외주면으로 날개부(14)가 형성되게 된다. 그리고 상기 날개부(14)의 원주면을 따라 일정 간격으로 홈(15)이 형성되는데, 즉,후술할 암반(30)의 발파구멍(32)으로 폭약용기(50)를 삽입할 때, 상기 발파구멍(32)과 접촉되는 날개부(14)가 상기 홈(15)에 의해 쉽게 젖혀짐으로서 폭약용기(50)를 발파구멍(32)에 용이하게 삽입할 수 있게 되는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명인 미진동 및 저소음용 폭약용기(50)의 작용을 후술하면 다음과 같다.

먼저 도 3에 도시한 바와 같이 발파하고자 하는 암석(30)에 발파구멍(32)을 천공한 뒤, 상기 발파구멍(32)으로 전술한 구성을 가진 폭약용기(50)를 삽입하며, 이후에 발파시에 발생되는 충격으로 파편이 비산되는 것을 방지하기 위하여 발파구멍(32)에 삽입된 폭약용기(50)의 상부면으로 전색(34)이 채워지게 된다. 상기 전색(34)의 재질은 모래를 사용함이 바람직하다. 이때 상기 상부캡(10)의 외주면에 일체로 형성된 날개부(14)가 상기 발파구멍(32)과 접촉됨으로서 상기 폭약용기(50)는 발파구멍(32)의 중앙에 위치할 수 있게 되며, 이에 따라 발파시에 발생되는 충격력이 상기 발파구멍(32)의 중앙에서 암석(30)의 전반으로 균일하게 분배시킬 수 있게 된다. 또한 상기 날개부(14)에 의해 발파구멍(32)이 막혀버림으로서 폭약용기(50)의 상부면에 채워진 전색(34)인 모래가 상기 발파구멍(32)과 폭약용기(50) 사이에 채워지는 것을 방지하게 된다. 이후에 상기의 과정을 마친 후, 폭약용기(50)를 발파시킨다. 이때 상기 폭약용기(50)의 내부에 형성된 공간부(20)에 바람직하게는 상기 공간부(20)에 충진된 충진물(22)에 의해 폭파시에 발생하는 진동과 소음을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 4 내지 도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 미진동 및 저소음용 폭약용기의 구성을 도시한 도면이다.

상기 도 4내지 도 5b를 참조하면 우선 본 발명인 미진동 및 저소음용 폭약용기(150)는 크게 원통관(106)과 상, 하부캡(100, 110)으로 구성된다. 이를 보다 더 상세히 설명하면, 상기 하부캡(110)의 상부 중앙면에는 결합구(112)가 일체로 돌출 형성되며, 상기 결합구(112)의 외주면으로 원통관(106)이 결합되며, 상기 원통관(106)으로 폭약(108)이 충진된다. 이때 상기 원통관(106)의 두께는 3mm이상의 두께를 가짐이 바람직하며, 또한 상기 원통관(106)의 재질은 플라스틱이나 고무류, 합성수지류, 종이류의 재질을 사용함이 바람직하다. 그리고 상기 결합구(112)의 중앙면에는 반원 형상의 구멍(113)이 각각 형성되며, 상기 구멍(113)으로 폭약을 발파하기 위한 내관(도면에 미도시함)이 삽입되게 된다

한편, 상기 원통관(106)의 상부면에는 상부캡(100)이 설치된다. 즉, 상기 상부캡(100)의 중앙 하부면에 형성된 결합구(102)가 상기 원통관(106)의 상부면에 끼워짐으로서 상기 상부캡(100)은 원통관(106)의 상부면에 결합되어 설치되는 것이다. 또한 상기 상부캡(100)의 직경을 상기 원통관(106)의 직경보다 크게 성형함으로서 원통관(106)의 상부면에 설치될 시 외주면으로 날개부(104)가 형성되게 된다. 그리고 상기 날개부(104)의 원주면을 따라 일정 간격으로 홈(105)이 형성되는데, 즉, 암반(30)의 발파구멍(32)으로 폭약용기(150)를 삽입할 때, 상기 발파구멍(32)과 접촉되는 날개부(104)가 상기 홈(105)에 의해 쉽게 젖혀짐으로서 폭약용기(150)를 발파구멍(32)에 용이하게 삽입할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 구성된 본 발명인 미진동 및 저소음용 폭약용기(150)는 도 6에 도시한 바와 같이 암반(30)의 발파구멍(32)에 삽입되며, 이때 상기 폭약용기(150)의 상부캡(100)에 형성된 날개부(104)에 의해 상기 발파구멍(32)의 중앙에 위치할 수 있게 되며, 이에 따라 발파시 발생되는 폭발력을 암반(30)의 전반으로 균일하게 분배시킬 수 있게 된다. 또한 상기 원통관(106)을 3mm이상의 두께를 가지도록 성형함으로서 발파시에 발생되는 진동이나 소음을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 미진동 및 저소음용 폭약용기를 사용하여 발파시에 발생되는 진동과 소음을 각 실시예를 통해 제시할 것이며, 또한 위 각 실시예에 따른 결과치도 하기에서 제시할 것이다. 한편 본 발명에 따른 폭약용기는 하기의 각 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

우선, 각 실시예를 위한 시험 조건은 다음과 같다.

1. 발파구멍 직경 : 45 mm

2. 발파구멍 깊이 : 1000 mm

3. 자유면과의 거리 : 1000 mm

4. 발파구멍 간격 : 500 mm

5. 전색의 채움깊이 : (500-700) mm

6. 전 색 : 모래

7. 시험횟수

1) 1공 3회

2) 5공 3회

8. 시험에 사용한 화약류 규격

	미진동파쇄기 (상품명:FINECKER)	정밀폭약(상품명:KINEX-1)	저폭속폭약(상품명:KINEX-3)
화약량 (g)	60	35	23
제품길이(mm)	140	140	140
제품직경(mm)	28	17	17
BULK DENSITY	1.00	1.15	0.75

9. 측정 항목

1) 소음 (5m, 10m, 20m)

2) 진동 (5m, 10m, 20m)

로 하여 아래의 실시예와 같이 시험하였다.

{실시예 1}

직경이 28mm이고, 길이가 140 mm인 종래에 사용되는 미진동 파쇄기를 1공마다 2개(화약량:120g)씩 넣은 후, 상기 미진동 파쇄기를 발파구멍(32)에 삽입한 다은 전색은 시멘트 몰타르(급결제)재를 사용하여 채운 후, 3시간 경과 후 발파하였다.

{실시예 2}

직경이 17mm이고, 길이가 140mm인 정밀폭약(KINEX-1)을 1공마다 2개(화약량:70g)씩 넣은 후, 상기 정밀폭약(KINEX-1)을 발파구멍(32)에 삽입한 다음, 발파하였다.

{실시예 3}

2중 구조를 가지는 폭약용기(50)에 정밀폭약(KINEX-1)을 1공마다 2개(화약량:46g)씩 넣고, 상기 폭약용기(50)의 공간부(20)에 압축공기를 충진한 후, 상기 폭약용기(50)를 도 3에 도시한 발파구멍(32)에 삽입한 다음, 그 위에 전색(34)을 채우고 발파하였다.

{실시예 4}

2중 구조를 가지는 폭약용기(50)에 정밀폭약(KINEX-1)을 1공마다 2개(화약량:46g)씩 넣고, 상기 폭약용기(50)의 공간부(20)에 (0.15 - 2.36)mm의 모래를 충진한 후, 상기 폭약용기(50)를 도 3에 도시한 발파구멍(32)에 삽입한 다음, 그 위에 전색(34)을 채우고 발파하였다.

{실시예 5}

2중 구조를 가지는 폭약용기(50)에 저폭속 폭약(KINEX-3)을 1공마다 2개(화약량:46g)씩 넣고, 상기 폭약용기(50)의 공간부(20)에 압축공기를 충진한 후, 상기 폭약용기(50)를 도 3에 도시한 발파구멍(32)에 삽입한 다음, 그 위에 전색(34)을 채우고 발파하였다.

{실시예 6}

2중 구조를 가지는 폭약용기(50)에 저폭속 폭약(KINEX-3)을 1공마다 2개(화약량:46g)씩 넣고, 상기 폭약용기(50)의 공간부(20)에 (0.15 - 2.36)mm 모래를 충진한 후, 상기 폭약용기(50)를 도 3에 도시한 발파구멍(32)에 삽입한 다음, 그 위에 전색(34)을 채우고 발파하였다.

{실시예 7}

2중 구조를 가지는 폭약용기(50)에 저폭속 폭약(KINEX-3)을 1공마다 2개(화약량:46g)씩 넣고, 상기 폭약용기(50)의 공간부(20)에 평균 분자량이 (850 - 950)이고, 온도가 40℃에서 점도가 5,000 cST인 폴리부텐을 충진한 후, 상기 폭약용기(50)를 도 3에 도시한 발파구멍(32)에 삽입한 다음, 그 위에 전색(34)을 채우고 발파하였다.

{실시예 8}

2중 구조를 가지는 폭약용기(50)에 저폭속 폭약(KINEX-3)을 1공마다 2개(화약량:46g)씩 넣고, 상기 폭약용기(50)의 공간부(20)에 평균 분자량이 (350 - 400)인 에폭시 수지를충진하여 경화시킨 후, 상기 폭약용기(50)를 도 3에 도시한 발파구멍(32)에 삽입한 다음, 그 위에 전색(34)을 채우고 발파하였다.

{실시예 9}

2중 구조를 가지는 폭약용기(50)의 상부면에 날개부(14)가 형성되지 않은 상부캡을 설치한 다음, 저폭속 폭약(KINEX-3)을 1공마다 2개(화약량:46g)씩 넣고, 상기 폭약용기(50)의 공간부(20)에 압축공기를 충진한 후, 상기 폭약용기(50)를 도 3에 도시한 발파구멍(32)에 삽입한 다음, 그 위에 전색(34)을 채우고 발파하였다.

{실시예 10}

3mm이상의 두께로 형성된 원통관을 구비한 폭약용기(150)에 저폭속 폭약(KINEX-3)을 1공마다 2개(화약량:46g)씩 넣은 후, 상기 폭약용기(150)를 도 3에 도시한 발파구멍(32)에 삽입한 다음, 그 위에 전색(34)을 채우고 발파하였다.

한편, 각 실시예에서 전술한 바와 같이 각 3회 시험하여 발생되는 평균값의 소음과 진동을 조사한 것을 정하면 표 1과 같다.

{표 1}

	공 수	거 리
		5 m		10 m		20 m
		소음(dB)	진동(m/sec)	소음(dB)	진동(m/sec)	소음(dB)	진동(m/sec)
실시예 1	1공	78.1	0.64	63.6	0.35	58.4	0.10
	5공	78.6	0.71	68.7	0.37	60.1	0.11
실시예 2	1공	85.2	2.32	80.3	1.45	74.7	1.00
	5공	86.5	3.01	82.8	1.71	77.0	1.31
실시예 3	1공	84.9	2.13	79.8	1.40	74.2	1.05
	5공	85.2	2.95	81.4	1.72	76.0	1.28
실시예 4	1공	79.8	1.67	65.7	1.07	61.2	0.89
	5공	80.4	1.81	69.5	1.16	64.6	0.92
실시예 5	1공	81.8	1.77	74.8	1.19	69.4	0.88
	5공	82.7	1.91	77.07	1.30	71.8	0.94
실시예 6	1공	76.4	0.92	66.8	0.32	60.4	0.21
	5공	78.5	1.01	70.1	0.39	63.9	0.28
실시예 7	1공	80.4	1.52	70.2	0.84	66.4	0.59
	5공	81.5	1.76	72.8	0.92	67.2	0.64
실시예 8	1공	77.4	0.84	65.1	0.40	59.4	0.24
	5공	79.1	0.96	67.7	0.47	61.8	0.37
실시예 9	1공	82.1	1.81	75.9	1.21	71.4	0.91
	5공	84.3	1.95	78.4	1.35	73.6	0.99
실시예10	1공	76.5	0.79	64.8	0.41	56.8	0.28
	5공	77.06	0.91	65.8	0.48	59.2	0.31

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 폭약이 충진되는 용기의 구성을 이중관으로 형성하여 상기 이중관의 사이에 형성된 공간부로 충진재를 충진함으로서 폭발시에 발생되는 진동과 소음을 효과적으로 줄여줄 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 암석에 천공된 구멍으로 삽입되는 폭약용기의 상부에 상기 용기의 직경보다 크도록 날개부가 형성된 상부캡이 설치됨으로서, 상기 날개부에 의해 용기를 구멍의 중앙에 위치시킴으로서 폭발시 발생되는 충격력을 균일하게 분배시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 의한 미진동 및 저소음용 폭약용기의 구조를 도시한 도면.

도 2a와 도 2b는 본 고안의 구성인 상, 하부캡의 형상을 도시한 도면

도 3는 본 발명인 미진동 및 저소음용 폭약용기의 사용상태를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 미진동 및 저소음용 폭약용기의 구조를 도시한 도면.

도 5a와 도 5b는 본 고안의 구성인 상, 하부캡의 형상을 도시한 도면.

도 6는 본 발명인 미진동 및 저소음용 폭약용기의 사용상태를 도시한 도면. <도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 상부캡 12: 결합구

14: 돌출부 16: 내부관

18: 외부관 20: 공간부

22: 충진물 26: 하부캡

30: 암석 50, 150: 폭약용기

Claims (4)

1. (삭제)
2. 폭약이 충진되어 암석을 발파하는 폭약용기에 있어서,

   상기 폭약용기(50)는 이중관인 내, 외부관(16, 18)으로 구성되며, 상기 내, 외부관(16, 18)의 상부면에는 날개부(14)가 형성된 상부캡(10)이 설치되며;

   상기 내, 외부관(16, 18)의 사이에는 공간부(20)에는 충진물(22)이 충진됨을 특징으로 하는 미진동 및 저소음용 폭약용기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 날개부(14)의 원주면에는 각각의 홈(15)이 형성됨을 특징으로 하는 미진동 및 저소음용 폭약용기.
4. (삭제)