KR20160091291A - 수중암반의 발파공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중암반의 발파공법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 세미그라운드 상태의 수중암반을 발파시 폭약자동주입장치를 이용하여 장약공내의 최하단부부터 겔타입의 벌크에멀전 폭약을 충진시키므로 장약작업을 간편하게 함과 동시에 장약공 내의 이물질을 자동으로 상부로 배출되게 하여 수중 암반의 발파효율과 경제성을 높이도록 하는 수중암반의 발파공법에 관한 것이다.
본 발명의 수중암반 발파공법은 폭약주입차량(10)에 설치되며 장약공(100)으로 폭약을 주입하는 호스(240)가 구비된 폭약자동주입장치(20)를 이용해 세미그라운드 상태의 수중암반을 발파하는 공법에 있어서,
해수면 상부로 노출된 대규모 암반을 발파하여 해수면 상부 일정높이로 굴착하는 단계(S10);
해수면 상부 일정높이로 굴착된 암반에 육상상태에서 다수의 장약공(100)을 형성하는 단계(S20);
상기 장약공(100) 내에 뇌관(120)과 상기 폭약자동주입장치(20)의 호스(200)를 투입시키되, 상기 호스(200)를 상기 장약공(100)의 최하단까지 투입시키는 단계(S30);
상기 호스(200)에서 벌크에멀전 폭약(110)을 배출시켜 상기 장약공(100)의 내부 최하단에서부터 벌크에멀전 폭약(110)을 충진시키는 단계(S40);
상기 장약공(100)의 상측에 전색물(130)로 전색시키는 단계(S50);
상기 장약공(100)에 장전한 뇌관(120)을 기폭시키는 단계(S60)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

수중암반의 발파공법{Blasting a method of underwater base rock}

본 발명은 수중암반의 발파공법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 세미그라운드 상태의 수중암반을 발파시 폭약자동주입장치를 이용하여 장약공내의 최하단부부터 겔타입의 벌크에멀전 폭약을 충진시키므로 장약작업을 간편하게 함과 동시에 장약공 내의 이물질을 자동으로 상부로 배출되게 하여 수중 암반의 발파효율과 경제성을 높이도록 하는 수중암반의 발파공법에 관한 것이다.

일반적으로 하상이나 해상에 교량 등과 같은 구조물을 설치하거나 선박 등이 통행하는 수로 또는 항만을 구축할 때에는 수중 바닥을 준설하는 작업을 선행하게 되며, 이때 수중에 암반이 존재하는 경우 이를 발파 등의 작업을 통해 제거하여야 하는데, 이러한 수중의 암반을 제거하기 위한 수중 발파 작업은 일반적으로 수중의 암석이나 구조물 표면에 폭약을 부착하여 발파하는 수중 부착발파, 수중에 폭약을 매어단 형태로 발파하는 수중현수발파, 또는 천공기를 이용하여 수중의 암반 등의 피파괴물의 내부에 천공을 뚫은 다음, 이 천공된 구멍에 폭약을 설치하여 발파하는 수중 천공발파에 의해 이루어진다.

그런데 수중 부착발파에 의한 발파 작업은 주로 잠수부가 잠수하여 폭약을 설치하기 때문에 작업이 어렵고 위험할 뿐만 아니라 발파효율이 낮으며, 또한 수중 현수발파에 의한 발파 작업은 수중에서의 폭약의 폭발에 의해 생성된 압력에 의해 물체의 변형이나 파괴를 목적으로 하는 것으로 수중 생태계에 크게 영향을 미치고 또한 암반제거 효율이 수중 천공발파에 비해 낮기 때문에 수중 암반의 제거에는 통상 수중 천공발파 공법이 사용되고 있다.

수중 천공발파 공법에 대한 예로서 특허 제581174호에 개시된 '수중 암반 발파장치 및 공법'을 들 수 있는데, 이 특허문헌에 개시된 수중 암반 발파방법은 도 1에 도시된 바와 같이 먼저 바지선을 발파작업 암반의 상부에 고정시킨 다음, 천공기에서 비트를 수직 하강시키면서 암반을 천공한 다음, 천공된 장약공에 폭약을 장전하여 폭파시키는 방법으로서, 이때 이전 발파공의 폭발에 의한 가스압력이나 충격압력, 또는 수중에서의 폭약의 압축이나 워터햄머에 의해 발열반응이 지속되지 못하고 폭약이 잔류하는 현상, 소위 사압(dead pressure)현상이 발생될 우려가 있기 때문에 이러한 사압 현상을 방지하기 위해 통상 다이너마이트와 같은 고성능 폭약이 사용되며, 이러한 고성능 폭약은 뇌관이 없이도 마찰이나 충격에 의해 폭발하기 때문에 자칫 안전사고의 발생 우려가 있다.

또한 수중발파의 경우, 발파 특성상 대구경 천공을 실시하는데 반하여 국내 제작되는 폭약의 직경은 25㎜, 32㎜, 50㎜등으로 제한되어 있어 발파 현장에서 각 폭약을 묶은 후 PVC Pipe 등에 삽입하여 장약을 하는 것이 일반적이나, 이와 같은 경우 체적 디커플링이 크게되므로 발파 효율이 저하되게 된다.

한편, 수중 암반에 천공된 장약공에는 천공시 발생된 흙, 모래, 진흙 등의 이물질이 하단부에 쌓이면서 장약공의 하단부에 이물질층이 생기게 되는데 이러한 이물질층은 제거가 어려워 장약공 내부에 잔류하게 되면서 발파시 발파효율이 떨어지고 경제적 효과가 저하되며, 또한 장약작업 중에도 장약공 내로 이물질이 들어가 공막힘 현상이 발생하여 장약 작업의 어려움이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래의 폭약자동주입장치를 이용해 수중 암반의 장약공에 벌크에멀전 폭약을 한번에 주입하면서 장약작업을 편리하게 하며, 장약공의 최하단부에서부터 벌크에멀전 폭약을 충진시켜 비중이 높은 벌크에멀전 폭약으로 인해 장약공의 이물질층에 쌓인 진흙, 모래, 흙 등이 장약공의 상부로 부유될 수 있도록 하여 수중 암반의 발파효율을 높이도록 하는 수중 암반의 발파공법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 수중암반 발파공법은 폭약주입차량(10)에 설치되며 장약공(100)으로 폭약을 주입하는 호스(240)가 구비된 폭약자동주입장치(20)를 이용해 세미그라운드 상태의 수중암반을 발파하는 공법에 있어서,

해수면 상부로 노출된 대규모 암반을 발파하여 해수면 상부 일정높이로 굴착하는 단계(S10);

해수면 상부 일정높이로 굴착된 암반에 육상상태에서 다수의 장약공(100)을 형성하는 단계(S20);

상기 장약공(100) 내에 뇌관(120)과 상기 폭약자동주입장치(20)의 호스(240)를 투입시키되, 상기 호스(240)를 상기 장약공(100)의 최하단까지 투입시키는 단계(S30);

상기 호스(240)에서 벌크에멀전 폭약(110)을 배출시켜 상기 장약공(100)의 내부 최하단에서부터 벌크에멀전 폭약(110)을 충진시키는 단계(S40);

상기 장약공(100)의 상측에 전색물(130)로 전색시키는 단계(S50);

상기 장약공(100)에 장전한 뇌관(120)을 기폭시키는 단계(S60)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

수중암반의 장약공 내에 폭약자동주입장치를 이용하여 벌크에멀전 폭약을 충진시키므로 대용량의 폭약을 한번에 손쉽게 충진시킬 수 있어 발파 작업시간과 작업능률을 높일 수 있을 뿐 아니라 장약공 내의 바닥부부터 비중이 높은 겔타입의 벌크에멀전 폭약이 충진되면서 벌크에멀전 폭약이 장약공 내의 이물질을 부유시켜 상부로 자동으로 배출되게 하므로 수중 암반의 발파효율과 경제성을 높일 수 있고,

또한 세미그라운드 상태의 수중암반을 육상상태에서 안전하고 효율적으로 발파할 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래의 폭약자동주입장치가 설치된 형상을 개략적으로 나타내는 도면.
도2는 본 발명에 사용되는 종래의 폭약자동주입장치를 나타내는 도면.
도3은 본 발명의 장약공 내에 폭약자동주입장치의 호스 투입상태를 나타내는 도면.
도4는 본 발명의 장약공 내에 폭약이 충진된 상태를 나타내는 도면.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장약공 내에 폭약이 충진된 상태를 나타내는 도면.

본 발명의 수중암반의 발파공법은 폭약주입차량(10)에 설치되며 장약공(100)으로 폭약을 주입하는 호스(240)가 구비된 폭약자동주입장치(20)를 이용해 세미그라운드 상태의 수중암반을 발파하는 공법에 있어서,

해수면 상부로 노출된 대규모 암반을 발파하여 해수면 상부 일정높이로 굴착하는 단계(S10);

해수면 상부 일정높이로 굴착된 암반에 육상상태에서 다수의 장약공(100)을 형성하는 단계(S20);

상기 장약공(100) 내에 뇌관(120)과 상기 폭약자동주입장치(20)의 호스(240)를 투입시키되, 상기 호스(240)를 상기 장약공(100)의 최하단까지 투입시키는 단계(S30);

상기 호스(240)에서 벌크에멀전 폭약(110)을 배출시켜 상기 장약공(100)의 내부 최하단에서부터 벌크에멀전 폭약(110)을 충진시키는 단계(S40);

상기 장약공(100)의 상측에 전색물(130)로 전색시키는 단계(S50);

상기 장약공(100)에 장전한 뇌관(120)을 기폭시키는 단계(S60)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 장약공(100)은 깊이 20m 이상의 장공(長孔)인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S40단계에서는 벌크에멀전 폭약(110)이 장약공(100)의 최하단부에 주입되면서 장약공(100) 내의 이물질을 상부로 부유시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 뇌관(120)은 전기식, 비전기식, 전자식, 도폭선결합방식 중에 선택된 어느 하나의 뇌관인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S30단계에서는 디커플링의 계수를 낮추기 위해 장약공(100) 내에 폭약자동주입장치(20)의 호스(240)를 투입하기 전 장약공(100)의 직경에 적합한 전용약포를 현장에서 가공하여 장약공(100) 내에 주입하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 수중암반의 발파공법에 대한 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도1은 종래의 폭약자동주입장치가 설치된 형상을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도2는 본 발명에 사용되는 종래의 폭약자동주입장치를 나타내는 도면이고, 도3은 본 발명의 장약공 내에 폭약자동주입장치의 호스 투입상태를 나타내는 도면이며, 도4는 본 발명의 장약공 내에 폭약이 충진된 상태를 나타내는 도면이고, 도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장약공 내에 폭약이 충진된 상태를 나타내는 도면이다.

본 발명에서 세미그라운드란 해상의 암반 굴착 지형 중 대부분의 암반이 해수면 아래에 위치하며 일부 암반이 해수면 상부에 위치하는 지형으로서, 천공 및 장약 작업 등이 육상 환경에서 작업이 가능한 지형을 의미하는 것으로 본 발명은 상기 세미그라운드 상태인 수중암반을 굴착하는 공법에 관한 것으로,

본 발명의 수중암반의 발파공법은 해상에 위치하는 세미그라운드 상태의 암반을 육상상태에서 안전하고 편리하며 효율적이며 발파하기 위해 겔타입의 벌크에멀전 폭약을 이용하며 벌크에멀전 폭약을 이용하기 위해서는 도1 및 도2에에 도시된 바와 같이 폭약주입차량(10)에 설치되며 장약공(100)으로 폭약을 주입하는 호스(240)가 구비된 폭약자동주입장치(20)를 이용하게 된다.

상기 폭약자동주입장치(20)는 암반 발파기술 분야에서 일반적으로 사용되는 폭약자동주입장치를 이용하는 것으로 상기 폭약자동조절주입장치(20)는 유압으로 작동하는 구동부(220)에 정,역회전하는 구동롤러(222)가 벨트(223)로 연결되고, 상100 기 구동롤러(222)는 샤프트(225)에 의해 상부프레임(200)에 설치되며, 상기 상부프레임(200)의 일측에는 하부프레임(210)이 축봉(207)으로 결합되고, 상기 상부프레임(200)의 타측에는 돌출턱(201)이 설치되며, 상기 하부프레임(210)에는 상기 구동롤러(222)와 맞물려 회전하는 아이들롤러(224)가 설치되고, 상기 하부프레임(210)의 타측에는 상기 구동롤러(222)와 아이들롤러(224) 사이를 통과한 호스(240)가 관통되는 가이드관(230)이 설치되며, 상기 돌출턱(201)에는 실린더(202)의 선단이 고정되며, 상기 실린더(202)의 로드(203)는 상기 가이드관(230)의 상부면에 결합되어 상기 상부프레임(200)을 축봉(207)을 중심으로 상,하 회전시키도록 구성된 것을 이용하거나,

폭약주입차량에 설치되며 겔타입의 폭약을 자동으로 주입할 수 있는 일반적인 폭약자동주입장치 어느 것이든 이용 가능하다.

먼저, 해상에 위치하는 수중암반을 발파하기 위해서는 굴착지역에서 해수면 상부로 노출되어 있는 대규모 암반을 제거하기 위해 천공기를 굴착지역에 준비하여 천공기의 비트로 필요한 개수만큼 폭약장전공을 천공한다.

상기 다수의 폭약장전공에는 준비된 폭약을 삽입한 후 장전하여 암반을 순차적으로 발파시켜 해수면의 상부로 노출된 대규모 암반을 모두 제거시키되, 해수면의 상부로 노출되는 암반은 해수면 상부에서 일정높이로 노출되게 굴착하여 육상상태로 암반의 상부에서 안전하게 수중의 암반 굴착작업을 실시할 수 있도록 하며, 상기 대규모 암반을 굴착하는 방법은 일반적인 단일장약, 분산장약기법 등을 적용하여 발파하도록 한다.

이때 상기 대규모 암반을 굴착할때에 단일장약 및 분산장약을 이용한 발파공법을 이용해 발파하도록 한다.

그리고 상기 해수면 상부의 일정높이로 굴착된 암반을 육상상태에서 해수면 아래의 계획된 굴착심도까지 발파하기 위해 해수면의 상부 암반에 천공기를 이용해 다수의 장약공(100)을 수직방향으로 천공하여 형성한다.

이때 상기 장약공(100)은 계획된 굴착심도에 따라 깊이 20m 이상인 장공(長孔)으도 천공될 수 있으며, 깊이가 긴 장공(長孔)발파시에도 본 발명의 발파공법을 적용하여 한번에 발파가 가능하도록 한다.

해수면의 상부 암반에 상기 다수개의 장약공(100)이 형성되면 해수면 상부 암반으로 상기 폭약자동주입장치(20)가 장착된 폭약주입차량(10)을 위치시키고 폭약자동주입장치(20)를 작동시켜 도3에 도시된 바와 같이 상기 폭약자동주입장치(20)에 연결된 호스(240)를 상기 장약공(100)의 최하단부까지 도달하도록 투입시킨다.

그리고 상기 호스(240)를 장약공(100)에 투입시킬때에는 도폭선이 결합된 뇌관(120)을 함께 장약공(100)에 투입시켜 발파시에는 도폭선이 점화될 때 폭약도 거의 동시에 점화되어 폭발하므로 폭파에 의한 압력이 높아지면서 폭파 위력을 높일 수 있게 하므로 폭굉의 지속력 유지 및 폭발압력의 증대로 기폭효율이 증대될 수 있도록 하였다.

상기 뇌관(120)은 도폭선이 결합된 뇌관으로 설명되었으나 전기식, 비전기식, 전자식 모두 사용될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 장약공(100)으로 폭약자동주입장치(20)의 호스(240)가 투입되면 폭약자동주입장치(20)에서 호스(240)를 통해 벌크에멀전 폭약(110)을 배출시켜 도4에 도시된 바와 같이 상기 장약공(100)의 최하단인 바닥부에서 상부를 향해 폭약이 충진될 수 있도록 한다.

한편, 상기 장약공(100)의 내부 바닥부에는 장약공(100)의 천공작업시 발생한 진흙, 모래, 흙 등의 이물질이 장약공(100)의 바닥으로 쌓이면서 이물질층이 형성되는데 장약공(100)에 형성된 이물질층은 배출 및 제거 작업이 어려운 실정이라 잔류된 이물질층에 의해 일반적인 폭약의 경우에는 폭약이 장약공(100) 바닥까지 설치되지 못해 발파의 효율이 떨어질 수밖에 없는 문제가 발생하였다.

그래서 상기 장약공(100)에는 겔타입의 벌크에멀전 폭약(110)을 충진시키되, 장약공(100)의 바닥부에서부터 충진시키므로 바닥부에 형성된 이물질층의 진흙, 모래, 흙 등이 비중이 높은 벌크에멀전 폭약(110)으로 인해 상부로 떠오르면서 장약공(100)의 바닥부에서 상부로 부유되어 벌크에멀전 폭약(100)의 주입과 동시에 바닥부의 이물질을 자동으로 배출시킬 수 있도록 하였다.

또한 상기 겔타입의 벌크에멀전 폭약(110)은 폭약자동주입장치(20)를 이용해 대용량의 폭약을 한번에 손쉽게 장약공(100) 내에 충진시키므로 일반 카트리지 방식의 폭약에 비해 작업성을 높일 수 있고 장약 중 이물질이 들어가 공막힘 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하였다.

상기 장약공(100) 내에 폭약(110)의 주입이 완료되면 상기 벌크에멀전 폭약(110)의 상측으로 빈공간없이 완전하게 전색물(130)로 전색시키고, 상기 전색물(130)은 입자가 작은 전색재를 이용하여 상단부분까지 완전 전색이 실시되도록 하여 발파에 의한 발생가스의 압력을 이겨낼 수 있고 압축률이 작지 않아서 단단하게 다져지므로 폭약의 폭발 에너지가 충분히 발휘 될 수 있도록 하였다.

상기 뇌관(120)의 투입 및 폭약(100)의 충진, 전색물(130)의 전색을 상기 다수개의 장약공(100) 모두에 실시한 후에는 발파기로 장약공(100)에 장약된 도폭선과 뇌관(120)을 기폭시켜 도폭선과 뇌관(120)에 의해 벌크에멀전 폭약(110)이 기폭되면서 한번에 수중의 암반이 모두 발파되도록 한다.

본 발명은 추가로 상기 폭약주입장치(20)에 연결된 호스(240)를 상기 장약공(100)에 투입하기 전 상기 장약공(100)의 직경에 적합하며 내부에 공간이 있는 PVC Pipe 등으로 이루어진 전용 약포(105)를 현장에서 직접 가공한 후 장약공(100) 내에 주입하고, 벌크에멀전 폭약(110)을 상기 전용 약포(105) 내에 충진시켜 디커플링 계수를 낮추게 하므로 디커플링에 의한 완충작용으로 발파효과를 극대화시키면서 발파시 소음과 진동을 감소시킬 수 있도록 한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

10-폭약주입차량
20-폭약자동주입장치
100-장약공
110-벌크에멀전 폭약
120-뇌관
130-전색물

Claims (5)

1. 폭약주입차량(10)에 설치되며 장약공(100)으로 폭약을 주입하는 호스(240)가 구비된 폭약자동주입장치(20)를 이용해 세미그라운드 상태의 수중암반을 발파하는 공법에 있어서,
   해수면 상부로 노출된 대규모 암반을 발파하여 해수면 상부 일정높이로 굴착하는 단계(S10);
   해수면 상부 일정높이로 굴착된 암반에 육상상태에서 다수의 장약공(100)을 형성하는 단계(S20);
   상기 장약공(100) 내에 뇌관(120)과 상기 폭약자동주입장치(20)의 호스(240)를 투입시키되, 상기 호스(240)를 상기 장약공(100)의 최하단까지 투입시키는 단계(S30);
   상기 호스(200)에서 벌크에멀전 폭약(110)을 배출시켜 상기 장약공(100)의 내부 최하단에서부터 벌크에멀전 폭약(110)을 충진시키는 단계(S40);
   상기 장약공(100)의 상측에 전색물(130)로 전색시키는 단계(S50);
   상기 장약공(100)에 장전한 뇌관(120)을 기폭시키는 단계(S60)로 이루어 것을 특징으로 하는 수중암반의 굴착공법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 장약공(100)은 깊이 20m 이상의 장공(長孔)인 것을 특징으로 하는 수중암반의 발파공법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 S40단계에서는 벌크에멀전 폭약(110)이 장약공(100)의 최하단부에 주입되면서 장약공(100) 내의 이물질을 상부로 부유시키도록 하는 것을 특징으로 하는 수중암반의 굴착공법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 뇌관(120)은 전기식, 비전기식, 전자식, 도폭선결합방식 중에 선택된 어느 하나의 뇌관인 것을 특징으로 하는 수중암반의 발파공법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 S30단계에서는 디커플링의 계수를 낮추기 위해 장약공(100) 내에 폭약자동주입장치(20)의 호스(240)를 투입하기 전 장약공(100)의 직경에 적합한 전용약포를 현장에서 가공하여 장약공(100) 내에 주입하는 것을 특징으로 하는 수중암반의 발파공법.
   
   

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