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문제 정의
- 이로서 평균 입자의 크기로 대괴의 발생 정도를 예측할 수 있는 식을 제안하였다.
가설 설정
- 체적당 장약량이 증가하고 천공패턴이 유지되면 암석은 더 많이 깨어질 것이다. Langefors 와 Kihlstrom(l%3)에 의하면 대괴를 감소시키는 실험으로 최소저항선을 줄이는 것이 장약비중을 줄이는 것 보다 더 효과적이라고 하였다.
제안 방법
- 다단식 발파기를 사용한 28회의 발파와 14회의 ms지발발파를 통해 파쇄석의 평균파쇄 도와 상위 5개의 대괴의 평균치를 측정하였다.
- 발파패턴을 크게는 화약의 종류에 따라 ANFO를 사용할 경우와 NewMITE를 사용할 경우로 나누었다. ANFO를 사용할 때 기폭 약포는 ∅25 mm HiMITE 나 ∅50 mm NewMITE를 사용하였다.
- 본 연구에서는 대괴의 크기는 사진촬영에 의해서 상위 5개 대괴의 평균치를 선택하였고 평균파쇄도도 같은 방법으로 처리하여 k50을 채택하였다.
- 본 연구에서는 대절토 구간 현장에서 파쇄 입도에 영향을 미친다고 생각되는 화약의 종류, 천공경, 1회 발파 공수의 변화에 따른 평균 입자의 크기와, 상위 5개의 대괴의 크기를 측정하였다. 이로서 평균 입자의 크기로 대괴의 발생 정도를 예측할 수 있는 식을 제안하였다.
- 이중 연암층과 경암층, 그리고 일부 풍화암중 발파를 요하는 지반을 중심으로 실험을 하였다. 발파작업이 주로 이루어진 장소는 대체로 화강암과 안산암 및 응회암이 주로 분포하고 있으며, 암석시험 결과는 다음과 같다.
- 파쇄암을 분석하기 위해 Fuji 사의 MX700 Digital camera와 일반 4배율 촬영이 가능한 camera로 촬영하였으며, 파쇄도의 비교를 위해 3 m의 scale bar를 0.5 m 간격으로 표식을 하여 파쇄도를 분석하였다.
대상 데이터
- 나누었다. ANFO를 사용할 때 기폭 약포는 ∅25 mm HiMITE 나 ∅50 mm NewMITE를 사용하였다. 체적당 장약장의 길이를 증가시키기 위해 65 mm로 천공을 하였고, 바닥면이 고르지 않고, 균열로 인해 천공이 막힐 우려가 있는 곳에서는 75 mm로 천공하였다.
- 5m 이상 천공시 상부 장약은 ANFO를 사용하였고, 이때 공저 장약은 50 mm NewMITE나 25 mm HiMITE를 사용하였다. Bench의 최종 열에서 45 mm를 천공한 곳에서는 32 mm NewMITE를 사용하였다.
- 기폭장치로 사용된 뇌관은 20 ms 단차의 MS series (0-380 ms) 와 LP series(4 번(400 ms)-17번(3000 ms)) 전기뇌관을 병행하여 사용하였고, 80공 이상의 발파를 할 때는 진동을 고려해 다단식 발파기를 사용하였다.
- 본 연구대상지역의 지반조사 결과에 의하면지증은 상부로부터 붕적토증, 풍화토증, 풍화암, 연암 및 기반암인 경암으로 구성되어 있다. 이중 연암층과 경암층, 그리고 일부 풍화암중 발파를 요하는 지반을 중심으로 실험을 하였다.
- 본 연구에 사용된 천공장비는 유압드릴로 FURUKAWA HCR9-DSH(3대)와 TOYO-650 (2대)를 사용하여 수직천공 하였으며, 천공직경은 45, 65, 75 mm의 bit를 사용하였고, Rod는 노천발파용 3 m Rod를 사용하였다.
- 비산방지를 위해 2.5X6 m 크기로 Rubber blasting mat를 25매 제작하여 사용하였다.
- 사용폭약은 4.5m 이상 천공시 상부 장약은 ANFO를 사용하였고, 이때 공저 장약은 50 mm NewMITE나 25 mm HiMITE를 사용하였다. Bench의 최종 열에서 45 mm를 천공한 곳에서는 32 mm NewMITE를 사용하였다.
성능/효과
- 1. 노천발파에서 대괴의 크기는 평균 파쇄암의 크기와 선형적인 추이를 나타내었다. 대괴의크기는 다음과 같이 표현할 수 있다.
- 2. ANFO와 NewMITE를 사용했을 때의 평균파쇄도는 ANFO가 0.3-0.8 m, NewMITE가 0.3-1.7 이의 분포였고 대괴의 분포도 ANFO가 0.5-2.4 m, NewMITE가 0.6-2.7 m로 저폭속폭약인 ANFO가 NewMITE 보다 좋은 결과를 나타내었다.
- 3. ANFO를 사용했을 때 파쇄도의 분포는천공경 65 mm인 경우 대괴치는 0.6-1.4 m, 평균파쇄도 는 0.3-0.7 m, 75 mm인 경우 대괴치는 0.6-2.4 m, 평균파쇄도는 0.4-0.8 m 로 약포의 직경이 작은 경우에 파쇄도가 우세하게 나타났다.
- 4. 총 공수와 파쇄도를 살펴본 결과 평균파쇄 도와 대괴의 크기는 대체적으로 총 공수가 증가하는데 따라 커지는 경향이었으며 평균파쇄도 보다는 대괴의 크7:가 증가의 폭이 컸다.
- 5. 첫째 열을 2단 분리 장약했을 때가 일반발파나 1열 소단벤치발파 때보다 파쇄도가 좋았다.
- 12는 천공경이 65 mm와 75 mm일 때, ANFO를 사용했을 때 파쇄도의 분포를 나타내고 있다. 65 mm 일 때 대괴치는 0.6-1.4 m, 평균파쇄도는 0.3-0.7 m, 75 mm 일 때 대괴치는 0.6-2.4 m, 평균파쇄도는 0.4-Q8 m 로 약포의 직경이 작은 경우가 파쇄도가 우세하게 나타났다.
- Fig. 3, Fig. 6, Fig. 7에 의한 파쇄입도 분석 결과 1열 분산장약에 의한 경우가 가장 우수한 결과를 나타내었고, 1열 소단 벤치를 이용한 경우 평균파쇄도는 0.3 m로 좋은 결과를 나타냈으나 대괴의 크기가 0.8 m로 좋은 결과를 나타내지 못했다.
- 7 m의 분포를 나타내었다. 대괴의 분포도 ANFO가 0.5-24 m, NewMITE 가 0.6-2.7 m 로 저폭속 폭약인 ANFO 가 NewMITE 보다 좋은 결과를 나타내었다.
- 이상의 고찰로부터 천공경은 대구경 발파시 75 mm보다는 65 mm를 사용하는 것이 천공속도와 파쇄도를 고려할 때 더 좋을 것으로 사료된다. 화약에 있어서 NewMITE와 같은 에멀젼계 화약보다 ANFO가 파쇄도에 유리함을 알 수 있다.
- 화약에 있어서 NewMITE와 같은 에멀젼계 화약보다 ANFO가 파쇄도에 유리함을 알 수 있다. 천공 패턴도 제 1열 발파가 매우 중요한 만큼 분리 장약에 의한 첫열의 대괴를 줄이고 표준장약을 해줌으로 대괴의 발생을 줄일 수 있을 것으로 사료된다.
- 13은 ANFO만 사용한 경우 총 공 수와 파쇄 도를 살펴본 결과이다. 평균파쇄도와 대괴의 크기는 대체적으로 총 공수가 증가하는데 따라 커지는 경향이었으며 평균파쇄도 보다는 대괴의 크기가 증가의 폭이 컸다. 이는 공수가 증가할수록 대괴발생 빈도가 높은 제 1열의 공수가 많아져 대괴가 발생한 것으로 사료된다.
- 폭발 열에 의한 NewMITE 와 ANFO의 RWS (relative weighty strength)는 76과 100로계산되었다. Table 3은 사용된 화약의 강도를 나타내었는데, 이 중 가스량과 폭발열, 화 약력은 이론치이고, (*)는 T.
후속연구
- 6 k50로 유도하였다. 이로써 몇 회의 파쇄암의 입도분포를 통해 평균 파쇄 도가 구해지면, 이 값으로 대괴의 발생 정도를 예측할 수 있을 것으로 사료된다.
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