도로 및 철도 건설에서 적용되는 터널의 단면크기는 $50m^2$에서부터 $200m^2$의 중 대단면 터널이 주를 이루고 있으나, 전력구, 통신구, 광산용 터널, 용수를 위한 도수로터널 등 특수한 용도로 설계, 시공되고 있는 터널에서는 $20m^2$이하의 단면크기를 갖는 경우가 많다. 소단면 터널의 경우에는 협소한 작업공간으로 인하여 적용공법 뿐만 아니라 장비의 사용 또한 제약을 받게 되어 작업효율이 저하되고 공사기간이 늘어나게 되는 등 여러 가지 문제점을 안고 있다. 특히, 에멀젼 폭약을 사용하는 발파에서 먼저 기폭된 발파공의 충격압력에 의해 인접공의 폭약이 예비압축되어 사압현상을 일으키고 잔류약을 발생시키는 사례가 종종 발생하고 있다. 사압현상은 발파의 실패와 함께 2차적인 사고의 위험요인이 될 수 있으므로 이를 방지하기 위한 대책을 수립하여야 한다. 기존 문헌을 통하여 사압현상의 원인과 발생 가능성을 검토하였고, 사압현상이 발생한 소단면 터널현장을 대상으로 그 대책을 수립하여 적용하였다. 심발방법을 변경하여 전단의 충격압력을 견딜 수 있는 공간격을 확보하고 뇌관의 초시간격을 적절하게 배치한 발파패턴을 적용한 결과, 사암현상을 억제하고 잔류약의 발생을 감소시켜 계획 굴진장을 확보하였으며 파쇄석의 크기를 감소시키는 등 양호한 결과를 얻을 수 있었다.
도로 및 철도 건설에서 적용되는 터널의 단면크기는 $50m^2$에서부터 $200m^2$의 중 대단면 터널이 주를 이루고 있으나, 전력구, 통신구, 광산용 터널, 용수를 위한 도수로터널 등 특수한 용도로 설계, 시공되고 있는 터널에서는 $20m^2$이하의 단면크기를 갖는 경우가 많다. 소단면 터널의 경우에는 협소한 작업공간으로 인하여 적용공법 뿐만 아니라 장비의 사용 또한 제약을 받게 되어 작업효율이 저하되고 공사기간이 늘어나게 되는 등 여러 가지 문제점을 안고 있다. 특히, 에멀젼 폭약을 사용하는 발파에서 먼저 기폭된 발파공의 충격압력에 의해 인접공의 폭약이 예비압축되어 사압현상을 일으키고 잔류약을 발생시키는 사례가 종종 발생하고 있다. 사압현상은 발파의 실패와 함께 2차적인 사고의 위험요인이 될 수 있으므로 이를 방지하기 위한 대책을 수립하여야 한다. 기존 문헌을 통하여 사압현상의 원인과 발생 가능성을 검토하였고, 사압현상이 발생한 소단면 터널현장을 대상으로 그 대책을 수립하여 적용하였다. 심발방법을 변경하여 전단의 충격압력을 견딜 수 있는 공간격을 확보하고 뇌관의 초시간격을 적절하게 배치한 발파패턴을 적용한 결과, 사암현상을 억제하고 잔류약의 발생을 감소시켜 계획 굴진장을 확보하였으며 파쇄석의 크기를 감소시키는 등 양호한 결과를 얻을 수 있었다.
In general, the size of tunnel cross section in construction site is $50{\sim}200m^2$. But, electric cable tunnel, telecommunication cable tunnel, mine tunnel. Waterproof tunnel have small cross section less than $20m^2$. There are so many problem at small sectional tunnel: res...
In general, the size of tunnel cross section in construction site is $50{\sim}200m^2$. But, electric cable tunnel, telecommunication cable tunnel, mine tunnel. Waterproof tunnel have small cross section less than $20m^2$. There are so many problem at small sectional tunnel: restriction of equipment, dead pressure by precompression, loss of efficiency, increase of work time. Especially, explosives remainder by precompression of previous detonation is serious problem. To find its measures of dead pressure (explosives remainder), the following series of progress have been conducted: (1) survey of previous study (2) investigate causes of dead pressure (3) set up of its measures (4) application and appraisal at tunnel site. The measures, change of cut pattern, hole space over 40cm, adjustment of delay time, are proved by experimental results.
In general, the size of tunnel cross section in construction site is $50{\sim}200m^2$. But, electric cable tunnel, telecommunication cable tunnel, mine tunnel. Waterproof tunnel have small cross section less than $20m^2$. There are so many problem at small sectional tunnel: restriction of equipment, dead pressure by precompression, loss of efficiency, increase of work time. Especially, explosives remainder by precompression of previous detonation is serious problem. To find its measures of dead pressure (explosives remainder), the following series of progress have been conducted: (1) survey of previous study (2) investigate causes of dead pressure (3) set up of its measures (4) application and appraisal at tunnel site. The measures, change of cut pattern, hole space over 40cm, adjustment of delay time, are proved by experimental results.
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문제 정의
특히, 먼저 기폭된 발파공의 충격압력에 의해 발생하는 에멀젼 폭약의 사압현상과 잔류약에 따른 발파의 실패는 작업자의 안전을 위협하는 요소가 되므로 이것을 방지하기 위한 대책이 요구되고 있다. 본 논문에서는 기존 국내외 자료를 검토하고, 국내 유통되는 에멀젼 폭약의 사압현상과 그 발생정도를 파악하여 적절한 대책을 세우는데 그 목적이 있다.
제안 방법
다만, 인력착암로인하여 천공이 부정확하여 근접하게 천공된 발파공은 먼저 기폭되는 전열공과 동시기폭될 수 있도록 현장에서 패턴을 수정하여 적용하였다.
본 현장의 발파패턴은 Fig. 6에서처럼 운반 막장과 채굴 막장 모두 Burn-Cut를 심발법으로 채택하여 굴진장을 확보하면서 단면협소에 따른 천공각도 문제에 대비하였다.
이것은 먼저 기폭된 발파공의 충격압력에 의해 인접공의 폭약이 예비압축되어 장약된 에멀젼 폭약이 기폭되지 않거나 위력이 반감되어 잔류약으로 남는 경우가 많다. 사압현상은 발파의 실패와 함께 2차적인 사고의 위험요인이 될 수 있으므로 이를 방지하기 위해 기존 문헌을 통하여 사압현상의 원인과 발생 가능성을 검토하였고, 국내에서 주로 사용되는 에멀젼폭약의 수중 내충격성 시험과 충격압력 전달시험을 통하여 한계 충격 거리를 설정하였다. 사압현상이 발생한 소단면 터널 현장을 대상으로 심발방법을 변경하여 전단의 충격압력을 견딜 수 있는 공간격을 확보하고 뇌관의 초시간격을 조정하여 시험발파를 실시하였다.
사압현상은 발파의 실패와 함께 2차적인 사고의 위험요인이 될 수 있으므로 이를 방지하기 위해 기존 문헌을 통하여 사압현상의 원인과 발생 가능성을 검토하였고, 국내에서 주로 사용되는 에멀젼폭약의 수중 내충격성 시험과 충격압력 전달시험을 통하여 한계 충격 거리를 설정하였다. 사압현상이 발생한 소단면 터널 현장을 대상으로 심발방법을 변경하여 전단의 충격압력을 견딜 수 있는 공간격을 확보하고 뇌관의 초시간격을 조정하여 시험발파를 실시하였다. 그 결과, 사압현상을 억제하고 잔류약의 발생을 감소시켜 계획 굴진장을 확보하고 파쇄석의 크기를 감소시키는 등의 결과를 얻을 수 있었다.
한편 채굴막장의 경우에는 단면크기가 매우 협소하여 발파패턴을 변경하여 적용한다고 하여도 발파공의 간격을 40cm이상으로 유지하기 곤란하므로 MegaMITE로 재전환하여 시행하였다.
대상 데이터
본 현장은 전라남도 해남군에 위치한 광업소로서 금, 은을 채광하며, 채광과 휴지를 반복하고 있으며, '05년부터 지속적으로 채광해오고 있다. 채광 목적물이 희귀한 귀금속 광물로서 일반적으로 품위가 매우 낮고 광맥을 따라 추적 채굴함으로써 작업장이 산재하고 갱도의 규모가 매우 작은 것이 특징이다.
폭약의 내충격시험과 마찬가지로 수심 2m의 깊이에서 폭발하는 28mm 의 Gelatine Dynamite 로부터 일정 거리(0.3~3.0m)를 이격하여 충격압력을 받은 뇌관을 대상으로 성능시험을 실시한 결과는 다음과 같다.(이영호 등, 2007)
이론/모형
수심 2m의 깊이에서 폭발하는 28mrn의 Gelatine Dynamite로부터 일정거리(0.3~1.0m)를 이격히-여 충격압력을 측정하고, Kirkwood-Bethe의 식에서의 상수를 도출하여 암반내 충격압력을 측정한 Shulin Nie 의 식과 비교하였을 때 Table 2와 같은 결과를 나타내었다
성능/효과
3회의 시험발파를 실시한 결과, 사압현상에 의한 잔류 약은 발생하지 않았으며 계획굴진장인 1.5m 이상의 굴진을 확보할 수 있었다(Fig. 8).
사압현상이 발생한 소단면 터널 현장을 대상으로 심발방법을 변경하여 전단의 충격압력을 견딜 수 있는 공간격을 확보하고 뇌관의 초시간격을 조정하여 시험발파를 실시하였다. 그 결과, 사압현상을 억제하고 잔류약의 발생을 감소시켜 계획 굴진장을 확보하고 파쇄석의 크기를 감소시키는 등의 결과를 얻을 수 있었다. 이 과정을 통한 소단면 터널에서의 고성능 에멀젼(MegaMEX)의 사압제어 방안과 그 대책은 다음과 같다.
그리고, 예비압축에 의한 잔류약의 폭약종류, 뇌관 종류, 공간격, 지연시간에 따른 영향을 평가하여 공간격이 짧을수록 지연시간이 길수록 잔류약의 발생량이 많다는 것을 증명하였다.
채굴막장은 금 광맥을 따라 진행되고 맥석광물의 생산을 줄이기 위하여 천공장을 L8m로 유지한 결과, 발파공간의 간격은 심발공이 아닌 확대공에서도 30cm 이하로 배치되고 단면적 1.0~1.5rrf에서 약 20여공이 천공되는 밀집된 형태를 나타내고 있다.
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