KR100294819B1

KR100294819B1 - 터널 및 수직구 발파공사의 다단장약에 의한 진동제어 발파방법

Info

Publication number: KR100294819B1
Application number: KR1019990006193A
Authority: KR
Inventors: 두준기
Original assignee: 정희용; (주)청석엔지니어링
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2002-01-19
Also published as: KR19990045944A

Abstract

본 발명은 터널 및 수직구 발파공사의 다단장약에 의한 진동제어 발파방법에 관한 것이다.

본 발명은 이를 위해 보조심발공(1), 심발공(2), 심발확대공(3), 확대공(4), 바닥공(5), 주변공(6)을 소정의 깊이로 천공하는 단계와, 보조심발공, 심발공, 심발확대공은 다단으로 분할하여 역기폭으로 장전하고, 확대공, 바닥공, 주변공은 단일단으로 소정의 폭약과 순발 또는 지발뇌관을 역기폭으로 장전하는 단계와, 장전된 폭약이 지발뇌관의 기폭순서에 따라 폭발될 때 인접공이나 하부에 정전된 폭약이 제발되지 않도록 전색하는 단계와, 보조심발공, 심발공, 심발확대공이 다단으로 분할한 상태에서 역기폭으로 순차적인 발파가 진행되어 선 발파된 공에 의해 형성된 자유면을 이용하여 후 발파공이 용이하게 발파되어 자유면을 형성시킨 후 확대공, 바닥공, 주변공이 순차적으로 발파되도록 함을 특징으로 하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 터널 및 수직구 발파공사의 단일 자유면 발파시 다단 장약에 의한 진동제어 발파공법에 관한 것으로 특히 터널 및 수직구 발파공사시 심발공과 심발확대공에서 가장 크게 발생되는 지반 진동과 소음을 경감시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

터널 및 수직구 발파공사의 다단장약에 의한 진동제어 발파방법{BLAST METHOD VIBRATION CONTROL OF MULTISTAGE FOR BLAST PERPENDICULAR HOLE AND TUNNEL}

본 발명은 터널 및 수직구 발파공사의 다단장약에 의한 진동제어 발파방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터널 및 수직구 발파공사의 단일 자유면 발파시 다단 장약에 의한 진동제어 발파공법에 관한 것으로 특히 터널 및 수직구 발파 공사시 심발공과 심발확대공에서 가장 크게 발생되는 지반 진동과 소음을 경감시킬 수 있도록 한 것이다.

주지하다시피 터널 및 수직구의 암반 굴착 방법은 굴착 면적의 크기, 암반의 상태, 보안 물건과의 거리등에 의해 굴착 방법이 결정된다. 이러한 굴착방법의 기술개선은 발파당 단일 굴착장을 극대화 시키기 위한 심발 발파법과 굴착면의 손상을 방지시키기 위한 조절 발파법 그리고 굴착 발파시 발생되는 지반진동과 소음을 제어하는 방법으로 구분되어 진다.

통상 발파에 의한 터널 굴착 방법은 다음과 같은 3단계로 구분되어 실시되는데, 이를 테면 보조심발공, 심발공, 심발확대공 및 확대공, 주변공, 바닥공등을 일정한 깊이로 천공하는 천공단계와, 상기 천공된 공에 폭약과 뇌관을 채워 장전하는 장전단계 및 장전된 뇌관을 결선하여 발파기로 기폭시키는 단계로 이루어진다.

기폭에 사용되는 뇌관들로서는 순발 또는 미리세컨드(M.S), 데시세컨드(D.S)의 시차로 기폭되어지는 전기 또는 비전기뇌관을 사용하며, 뇌관의 단차는 20~500㎳시차를 유지하여 39~41 단계로 발파하거나, 전기뇌관의 경우에는 다단 발파기를 이용하여 단계를 더욱 세분하여 발파한다.

그런데 이러한 종래의 발파방법은 장전 방법에 있어 천공된 구멍의 공저에서부터 장전에 필요한 폭약량을 연속적으로 채우고 한 개의 뇌관을 같이 장전하여 뇌관을 기폭시키므로서 단일 뇌관에 의해 폭발되는 폭약량이 많아 발파 진동이 크게 발생되는 문제가 있다.

다시 말해 터널 굴착을 위한 발파가 진행되는 과정에서 중요한 단계는 천공위치에 따라 심발공과 심발확대공이 발파되는 단계와 확대공, 바닥공, 주변공이 순차적으로 발파되는 단계가 있다.

그 중에서 발파 진동이 가장 크게 발생되는 심발공과 심발확대공의 발파단계가 전체적인 발파의 성공 여부를 좌우하는 가장 중요한 요소로써, 이 심발 발파작업시 발생되는 초기 발파 진동이 전체 발파 작업에서 가장 크게 발생되어 공해가 발생한다.

그러나 종래의 기술로는 이를 해결할 수 없고 단순히 공당 장약량을 적게하기 위하여 천공장을 줄이는 방법을 이용하거나, 비 발파 공법으로 굴착 방법을 변경함으로써 그에 따르는 공사기간의 지연과 경제적인 손실이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 터널 및 수직구 발파시 발파 진동이 크게 발생되는 심발공과 심발확대공에 다단으로 구분 장약하여 발파하므로서 터널 굴착장을 크게 하면서도 발파 진동을 제어할 수 있어 터널굴착작업의 능률을 향상시킬 수 있도록 함을 제1목적으로 하는 것이고, 제2목적은 발파시에 발생하는 진동을 제어하여 시공 지역의 피해를 크게 줄일 수 있도록 한 것이며, 제3목적은 최소한 폭약으로 최대의 발파효과를 얻을 수 있도록 한 터널 및 수직구 발파공사의 다단장약에 의한 진동제어 발파방법을 제공한다.

이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 일자유면 터널 또는 수직구의 굴착을 위한 쐐기형 심발(V-CUT), 피라밋형 심발(PYRAMID-CUT), 부채형 심발(FAN-CUT), 수직천공형 심발(NO-CUT)의 발파 방법에 있어서, 보조심발공, 심발공, 심발확대공, 확대공, 바닥공, 주변공을 소정의 깊이로 천공하는 단계와; 보조심발공, 심발공, 심발확대공은 다단으로 분할하여 역기폭으로 장전하고, 확대공, 바닥공, 주변공은 단일단으로 소정의 폭약과 순발 또는 지발뇌관을 역기폭으로 장전하는 단계와; 장전된 폭약이 지발뇌관의 기폭순서에 따라 폭발될 때 인접공이나 하부에 정전된 폭약이 제발되지 않도록 전색하는 단계와; 보조심발공, 심발공, 심발확대공이 다단으로 분할한 상태에서 역기폭으로 순차적인 발파가 진행되어 선 발파된 공에 의해 형성된 자유면을 이용하여 후 발파공이 용이하게 발파되어 자유면을 형성시킨 후 확대공, 바닥공, 주변공이 순차적으로 발파되도록 함을 특징으로 하는 터널 및 수직구 발파공사의 다단장약에 의한 진동제어 발파방법을 제공한다.이하에서는 이러한 목적 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 의 (a)는 본 발명을 쐐기형 심발 발파에 적용한 천공 배치도의 정면도이고,

(b)는 상기 도 1(a)의 A - A'선의 개략 평면도이다.

도 2 의 (a)는 상기 도 1(a)의 내부를 전개하여 보인 개략 상세도이고,

(b)는 상기 도 2(a)의 개략 평면도이며,

(c)는 본 고안에 장전된 뇌관과 폭약이 기폭되어 암반 굴착이 진행되는 순서를 도시한 구성도이다.

도 3 의 (a)(b)는 본 발명을 부채형 심발발파(Fan-cut)에 적용한 상태의 개략 정면도 및 평면도.

도 4 의 (a)(b)는 본 발명을 수직천공발파(No-cut)에 적용한 상태의 개략 정면도 및 평면도.도 5 의 (a)(b)는 본 발명을 피라밋 심발발파(Pyramid-cut)에 적용한 상태의정면도 및 단면도.

＜도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명＞

1: 보조 심발공 2: 심발공

3: 심발 확대공 4: 확대공5: 바닥공 6: 주변공

본 발명에 적용된 터널 및 수직구 발파공사의 다단장약에 의한 진동제어 발파방법은 도 1 내지 도 5 에 도시된 바와 같이 보조심발공(1), 심발공(2), 심발확대공(3), 확대공(4), 바닥공(5), 주변공(6)을 소정의 깊이로 천공하는 단계와; 보조심발공(1), 심발공(2), 심발확대공(3)은 다단으로 분할하여 역기폭(공저에 뇌관을 배치하여 기폭)으로 장전하고, 확대공(4), 바닥공(5), 주변공(6)은 단일단으로 소정의 폭약과 순발(점화되는 시점에서 즉시 폭발) 또는 지발(공저에 뇌관을 배치하여 기폭)뇌관을 역기폭으로 장전하는 단계와; 장전된 폭약이 지발뇌관의 기폭순서에 따라 폭발될 때 인접공이나 하부에 정전된 폭약이 제발(동시에 폭발되는 상태)되지 않도록 전색(7)하는 단계와; 보조심발공(1), 심발공(2), 심발확대공(3)이 다단으로 분할한 상태에서 역기폭으로 순차적인 발파가 진행되어 선 발파된 공에 의해 형성된 자유면을 이용하여 후 발파공이 용이하게 발파되어 자유면을 형성시킨 후 확대공(4), 바닥공(5), 주변공(6)이 순차적으로 발파되도록 함을 특징으로 하는 것이다.상기 폭약에 뇌관을 장전할때 구멍의 끝단 즉, 공저에 위치하는 것을 역기폭이라 하고, 구멍의 중간에 뇌관이 위치하는 것을 증기폭이라 하며, 구멍의 입구쪽에 뇌관이 위치하는 것을 정기폭이라 한다.

본 발명에서의 상기 다단 분할 장약 방법은 천공구멍의 전장을 소정의 길이로 다단으로 분할하여 장전한 폭약의 중심에서 최초자유면 또는 선행자유면까지의 최소 저항선이 50cm~200cm인 것과 장약부분과 장약부분간의 전색장이 최소 30cm이상으로서 먼저 기폭되어진 폭약의 폭발시 하부에 장전된 폭약이 기폭되어지지 않도록 전색하는 것을 특징으로 하는 것으로, 이의 구체적인 설명은 다음과 같다.먼저, 도 1, 2 는 쐐기형 심발 발파에 적용한 천공 배치도의 각 구성도를 나타낸 것이며, 본 발명은 도 3 내지 도 5 에 나타낸 바와 같이 다른 실시예에도 적용이 가능함은 물론이다.즉, 도 1 내지 도 5 에 나타낸 바와 같이 본 발명은 쐐기형(V-CUT), 피라밋형(PYRAMID-CUT), 부채형(FAN-CUT), 수직천공형(NO-CUT), 심발 발파 방법에 있어서 천공방법은 종래의 형태와 같이 천공하고, 보조심발공(1)과 심발공(2), 심발확대공(3)을 다단으로 구분하여 지발뇌관과 폭약을 장전하고 기폭하면 발파에 의한 지반 진동이 현저하게 감소된다.

도면에서 a 는 장약구간이고, b 는 전색구간을 나타내고 있다.

이것을 기준으로 지반 진동 저감효과는 단일자유면 발파시 장약량을 정하는 발파기본식인 하우저공식(L=CW³)(L:장약량, C:발파상수, W:최소저항선거리)과 발파 진동식()ⁿ(V:지반진동값, K:발파진동상수, D:발파원에서 측정지점까지의 직선거리, W:지발당 장약량, b:근거리·원거리에 따른 상수, n:발파진동 감쇠지수)에 의하여 검증되어진다.

상기의 식에 의하여 산출한 표준 장약량은 최소저항선 거리의 3승에 비례하고 발파 진동은 장약량의 자승근 또는 삼승근에 비례하므로 최소저항선 거리를 적게 하면 장약량이 적어지고 발파진동이 감소하게 된다.

본 발명은 단일 천공정에 다단으로 분산시켜 장약하고 장전한 폭약을 순차적으로 기폭 즉, 도 2(a)의 ⓐ⇒ⓑ⇒ⓒ⇒ⓓ⇒ⓔ 및 도 2(c)의 ①⇒②⇒③⇒④의 순서와 같이 기폭되게 하여 발파진동을 감소시키고 발파당 단일 굴착을 크게 할 수 있으므로 작업능률을 향상시킬 수 있는 터널굴착 발파방법이다.

이와 같이 최소저항선을 적게 하면서도 발파당 굴진장을 크게 할 수 있는 터널굴착방법은 현재까지 시전되지 않은 새로운 발파 방법을 제시하는 것이다. 또한 터널굴착 발파방법인 쐐기형, 피라밋형, 부채형, 수직천공형 심발공에 본 발명에 의한 방법을 적용하여 다단 장약을 하고 순발 또는 지발뇌관으로 기폭시켜 발파하면 아래표에서 나타낸바와 같이 종래의 발파 방법에 비하여 현저한 진동저감 효과가 발생한다.(실시예 1)

예를 들어 서울 지하철 8~11공구 터널 발파 작업의 시공 사례를 근거로 발파작업조건이 같은 경우 종래의 발파방법을 본 발명의 터널 및 수직구 발파공사의 단일자유면 발파시 다단장약에 의한 진동제어 공법으로 적용할때 공당 장약량과 지발당 장약량, 발파진동값을 산출하여 비교하면 다음과 같다.

발파 작업 조건: 1. 터널 직경: Φ7m

2. 굴착 단면적: 26M2

3. 단일 천공장: 1,400 m/m

4. 단일 굴진장: 1,300

5. 보안 물건과의 거리: 약 35m

6. 발파 진동식: V=62.5(SD)^-1.5

7. 지발당 장약량: 최대 1.1kg

8. 하우저 공식: L= CW³

상기 조건에서 표준발파의 경우 종래의 방법과 본 발명에 의한 다단 장약방법을 적용하여 천공장에 따른 심발공(1)과 심발확대공(3)의 공당, 지발당 장약량과 발파 진동값의 비교.＜심발공＞＜심발 확대공＞(실시예 2)

도심발파에서 발파조건이 같은 경우 쐐기형 심발 발파에 의한 터널발파시 종래의 방법과 본 발명에 의한 다단 장약 방법을 비교하면 다음과 같다.

본 발명은 터널발파시 단일굴진장에 따른 천공장의 길이에 따라 심발공(1)과 심발확대공(3)을 소정의 길이로 다단분할하여 장전하므로서 공당, 지발당 장약량을 적게 하여 발파진동을 현저히 감소시키므로서 발파진동 한계기준값 이내에서 발파작업이 진행될 수 있게 한다.

이상과 같이 본 발명은 터널발파 작업시 종래의 경사천공 발파공법을 이용하여 발파진동이 가장 크게 발생되는 심발공과 심발확대공의 최소저항선 거리를 적게 하면서도 발파당 굴진장을 크게 할 수 있는 발파공법은 이론적으로는 정립되어 있으나 현재까지 실시된 사례가 없는 최초의 발파공법인 것이다.

Claims

일자유면 터널 또는 수직구의 굴착을 위한 쐐기형 심발(V-CUT), 피라밋형 심발(PYRAMID-CUT), 부채형 심발(FAN-CUT), 수직천공형 심발(NO-CUT)의 발파방법에 있어서,

보조심발공, 심발공, 심발확대공, 확대공, 바닥공, 주변공을 소정의 깊이로 천공하는 단계와,

보조심발공, 심발공, 심발확대공은 다단으로 분할하여 역기폭으로 장전하고, 확대공, 바닥공, 주변공은 단일단으로 소정의 폭약과 순발 또는 지발뇌관을 역기폭으로 장전하는 단계와,

장전된 폭약이 지발뇌관의 기폭순서에 따라 폭발될 때 인접공이나 하부에 정전된 폭약이 제발되지 않도록 전색하는 단계와,

보조심발공, 심발공, 심발확대공이 다단으로 분할한 상태에서 역기폭으로 순차적인 발파가 진행되어 선 발파된 공에 의해 형성된 자유면을 이용하여 후 발파공이 용이하게 발파되어 자유면을 형성시킨 후 확대공, 바닥공, 주변공이 순차적으로 발파되도록 함을 특징으로 하는 터널 및 수직구 발파공사의 다단장약에 의한 진동제어 발파방법.
청구항 1 에 있어서,

상기 다단 분할 장약 방법은 천공구멍의 전장을 소정의 길이로 다단으로 분할하여 장전한 폭약의 중심에서 최초자유면 또는 선행자유면까지의 최소 저항선이 50cm~200cm인 것과 장약부분과 장약부분간의 전색장이 최소 30cm이상으로서 먼저 기폭되어진 폭약의 폭발시 하부에 장전된 폭약이 기폭되어지지 않도록 전색하는 것을 특징으로 하는 터널 및 수직구 발파공사의 다단장약에 의한 진동제어 발파방법.