본 고에서는 기존 미진동파쇄기류(미진동파쇄기, 플라즈마 등)의 단점인 시공성 및 경제성을 개선하고, 발파진동을 최소화한 미진동화약(NewFINECKER)의 개발 및 현장적용 사례를 소개하였다. 이 미진동화약은 국토해양부 표준발파패턴중(中) Type-1(미진동굴착공법, 125g 미만의 폭약 사용)에 부합하며, 지발발파가 가능하고, 시공성 및 작업효율을 대폭 개선하는 반면 진동수준은 일반 에멀젼폭약(NewMITE)의 약 60~70% 수준으로 나타났다. 추가적으로 현장 적용시 표준발파패턴, 발파진동추정식, 시공방법 등을 본 연구에 제시하였다.
본 고에서는 기존 미진동파쇄기류(미진동파쇄기, 플라즈마 등)의 단점인 시공성 및 경제성을 개선하고, 발파진동을 최소화한 미진동화약(NewFINECKER)의 개발 및 현장적용 사례를 소개하였다. 이 미진동화약은 국토해양부 표준발파패턴중(中) Type-1(미진동굴착공법, 125g 미만의 폭약 사용)에 부합하며, 지발발파가 가능하고, 시공성 및 작업효율을 대폭 개선하는 반면 진동수준은 일반 에멀젼폭약(NewMITE)의 약 60~70% 수준으로 나타났다. 추가적으로 현장 적용시 표준발파패턴, 발파진동추정식, 시공방법 등을 본 연구에 제시하였다.
This study improved construction and cost efficiency that are disadvantages of existing low vibration crackers(low vibration cracker, plasma, etc) and introduced cases of development and practical applications of Low vibration explosives(NewFINECKER) that minimizes blast vibration. The low vibration...
This study improved construction and cost efficiency that are disadvantages of existing low vibration crackers(low vibration cracker, plasma, etc) and introduced cases of development and practical applications of Low vibration explosives(NewFINECKER) that minimizes blast vibration. The low vibration explosives(NewFINECKER) is suitable to Type-1 among standard blasting patterns of Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs(MLTM) and delay blasting is possible. Moreover, the low vibration explosives improve construction and work efficiency while the level of vibration is shown to be about 60~70% of normal emulsion explosives. Additionally, this study suggested standard blasting patterns, the prediction equation of blasting vibration, and construction methods.
This study improved construction and cost efficiency that are disadvantages of existing low vibration crackers(low vibration cracker, plasma, etc) and introduced cases of development and practical applications of Low vibration explosives(NewFINECKER) that minimizes blast vibration. The low vibration explosives(NewFINECKER) is suitable to Type-1 among standard blasting patterns of Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs(MLTM) and delay blasting is possible. Moreover, the low vibration explosives improve construction and work efficiency while the level of vibration is shown to be about 60~70% of normal emulsion explosives. Additionally, this study suggested standard blasting patterns, the prediction equation of blasting vibration, and construction methods.
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문제 정의
그러나 일반화약에 비해 상당히 고가이고, 시공성이 저하되어 저변확대에는 한계가 있었다. 따라서 본 고에서는 기존 미진동파쇄기류의 단점을 개선하고, 시공성 및 경제성을 증대시킨 미진동화약을 소개하고자 하였다. 이 미진동화약은 국토해양부 표준발파패턴中 Type-1(미진동굴착공법, 125g 미만의 폭약 사용)에 부합하며, 지발발파가 가능하고, 시공성 및 작업효율을 대폭 개선하는 반면 진동수준은 일반 에멀젼폭약(NewMITE)의 약 60~70% 수준으로 개발되었다.
미진동화약(NewFINECKER) 장약작업시 Primer제작, 작업편의성, 작업시간 및 전폭여부 등을 확인하였으며, 추가로 모래전색시 전색효과를 검증하고자 하였다. 그림 5에 미진동화약 작업전경을 나타내었다.
본 고에서는 기존 미진동파쇄기(FINECKER)의 성능 및 시공성을 대폭 개선하고, 발파진동을 저감시킨 미진동화약(NewFINECKER)을 이용하여, 미진동굴 착공법에 적용한 사례를 소개하였다.
이 미진동화약은 국토해양부 표준발파패턴中 Type-1(미진동굴착공법, 125g 미만의 폭약 사용)에 부합하며, 지발발파가 가능하고, 시공성 및 작업효율을 대폭 개선하는 반면 진동수준은 일반 에멀젼폭약(NewMITE)의 약 60~70% 수준으로 개발되었다. 추가적으로 미진동화약 적용시 표준발파패턴, 발파진동 추정식, 시공방법 등을 본 연구에 제시하여, 사용자들로 하여금 참고자료로 활용할 수 있도록 하였다.
대상 데이터
4.1 시험항목
시험발파는 2007년부터 2009년 까지 총 7개 현장 에서 실시되었으며, 주요 시험항목을 표 4에 나타내었다.
시험현장은 총 7개소로 암반강도는 연암~경암이며 화강암, 사암, 편마암 등 다양한 암종에서 시험을 실시하였다. 표 5에 시험현장에 대한 개요을 나타내었다.
데이터처리
미진동화약(NewFINECKER) 적용시 진동추정식을 도출하기 위해 현장 시험발파시 측정된 총 325개의 진동data를 자승근 및 삼승근의 환산거리를 적용하여 회귀분석하였으며, 그중 신뢰도가 높은 자승근 환산 거리 적용시 결과를 그림 4 및 식 (1)에 나타내었다. 표 8은 측정된 진동data의 범위를 나타낸 것이다.
성능/효과
동일현장에서 진동속도를 비교한 결과 진동속도비는 일반 에멀젼폭약을 기준으로 NewMITE 25mm(125g) : NewFINECKER 22mm(120g) : FINECKER(180g) = 약 1 : 0.6~0.7 : 0.2의 범위로 나타났다. 이는 미진 동파쇄기(FINECKER) 3본(540g) 동시 기폭시는 미진동화약(NewFINECKER) 1본(120g)과 비슷한 진동 수준을 나타냄을 의미한다.
따라서 미진동파쇄기(FINECKER) 3본(540g) 이상 사용시는 미진동화약(NewFINECKER) 1본(120g)과비슷한 수준의 진동수준을 나타낼 것으로 판단되며, 실제 현장에서 미진동파쇄기(FINECKER) 사용시 지발당 최소 2~3공(1.5m 천공기준, 360g~540g/delay) 이상을 동시 기폭시키는 점(인장파괴 고려)을 감안하면, 미진동화약으로 대체 가능할 것으로 판단된다.
시공성 및 작업효율 확인 결과 Primer 제작 및 약포 결합시(Coupling) 문제점은 없었으며, 총 300공 장약 작업시(작업자 : 4인) 3시간 정도의 장약시간이 소요 되어 작업효율은 일반 카트리지 지포장 32mm와 대등한 수준으로 판단된다. 또한 모래전색 만으로 충분한 전색효과를 확인할 수 있었으며, 2본 이상 결합시 모두 기폭되어 전폭성에 문제가 없는 것으로 나타났다.
현장적용 결과, 시공성 및 작업효율은 일반 에멀젼 폭약(NewMITE)과 대등한 수준으로 나타났으며, 진동속도는 일반 에멀젼폭약(125g, 지발)의 약60~70% 수준으로 나타났다. 또한 미진동화약(120g, 지발)과 미진동파쇄기(180g, 지발불가) 각각 3공이상 발파시는 진동 분산효과로 미진동화약을 사용하는 것이 유리할 수 있음을 알 수 있었다.
모래전색시 공발 발생유무를 확인한 결과 공발은 발생치 않았으며, 2본 결합시 모두 정상기폭된 것으로 확인되었다.
상기 5.3항에서 제시된 진동추정식 적용시 허용 지발당 장약량 및 발파공법 구분결과, 미진동화약(NewFINECKER) 적용시 Type-1구간을 감소시켜, 보안물건으로부터 15m내외 까지 적용이 가능(일반폭약 : 25m)한 것으로 판단된다.
시공성 및 작업효율 확인 결과 Primer 제작 및 약포 결합시(Coupling) 문제점은 없었으며, 총 300공 장약 작업시(작업자 : 4인) 3시간 정도의 장약시간이 소요 되어 작업효율은 일반 카트리지 지포장 32mm와 대등한 수준으로 판단된다. 또한 모래전색 만으로 충분한 전색효과를 확인할 수 있었으며, 2본 이상 결합시 모두 기폭되어 전폭성에 문제가 없는 것으로 나타났다.
작업효율 확인결과 총 300공 장약작업시(작업자 : 4 인) 3시간 정도의 장약시간이 소요되어 일반 카트리지 지포장 32mm와 대등한 수준의 작업효율을 나타 내었다. 또한 약경이 작아 장약작업이 용이하였다.
제안된 미진동화약 진동추정식을 적용하여 거리별 최대 지발당 장약량 산출 및 발파공법을 구분한 결과, 미진동화약(NewFINECKER) 적용시 Type-1구간을 감소시켜, 보안물건으로부터 15m내외 까지 미진동화 약의 적용이 가능(일반폭약 : 25m)할 것으로 판단되며, 이는 일반 에멀젼 폭약대비 발파가능 구간을 10여 m 증가시킬 수 있음을 의미한다.
향후 보안물건에 인접하여 굴착작업 진행시, 미진 동화약을 이용하면 효과적으로 기계식 공법 및 미진 동파쇄기류를 대체할 수 있을 것으로 판단된다. 추가적으로 미진동화약 적용시 표준발파패턴, 진동추정식, 시공방법 등을 제시하여, 시공시 도움이 될 수 있도록 하였다
현장적용 결과, 시공성 및 작업효율은 일반 에멀젼 폭약(NewMITE)과 대등한 수준으로 나타났으며, 진동속도는 일반 에멀젼폭약(125g, 지발)의 약60~70% 수준으로 나타났다. 또한 미진동화약(120g, 지발)과 미진동파쇄기(180g, 지발불가) 각각 3공이상 발파시는 진동 분산효과로 미진동화약을 사용하는 것이 유리할 수 있음을 알 수 있었다.
아래 표 2 및 3에 미진동화약의 규격 및 성능을 비교하여 나타내었다. 화약의 동적위력을 나타내는 폭발속도는 일반 에멀젼폭약 대비 60% 수준이며, 정적 위력을 나타내는 탄동구포는 66% 수준이다.
후속연구
다만, 제시패턴은 보통 암에서 자유면 확보시 기준이며, 실 현장적용시는 현장여건(자유면 상태, 암강도, 천공오차 등)을 고려하여 발파패턴을 조정하여야 할 것으로 판단된다. 또한 미진동화약의 경우 국토해양부 표준발파패턴중 미진 동굴착공법(Type-1)에 적용 가능한 제품이므로, 대형 브레이커에 의한 2차 파쇄를 전제하여야 할 것이다.
일반폭약과는 상이한 형태의 진동상수를 보이고 있으나, 이는 미진동화약이 일반폭약에 비해 상대적으로 위력(저폭속 등)이 낮고, 발생진동의 주파수 특성 또한 상이하기 때문으로 판단된다. 향후 노천발파 설계시 예비검토 검토단계에서 상기식을 적용하여도 무방할 것으로 생각된다.
향후 보안물건에 인접하여 굴착작업 진행시, 미진 동화약을 이용하면 효과적으로 기계식 공법 및 미진 동파쇄기류를 대체할 수 있을 것으로 판단된다. 추가적으로 미진동화약 적용시 표준발파패턴, 진동추정식, 시공방법 등을 제시하여, 시공시 도움이 될 수 있도록 하였다
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
미진동파쇄기류에는 어떤 것들이 있는가?
본 고에서는 기존 미진동파쇄기류(미진동파쇄기, 플라즈마 등)의 단점인 시공성 및 경제성을 개선하고, 발파진동을 최소화한 미진동화약(NewFINECKER)의 개발 및 현장적용 사례를 소개하였다. 이 미진동화약은 국토해양부 표준발파패턴중(中) Type-1(미진동굴착공법, 125g 미만의 폭약 사용)에 부합하며, 지발발파가 가능하고, 시공성 및 작업효율을 대폭 개선하는 반면 진동수준은 일반 에멀젼폭약(NewMITE)의 약 60~70% 수준으로 나타났다.
도심지에서 폭약을 사용한 굴착공법이 많은 제약을 가지고 있는 이유는 무엇인가?
도심지에서 폭약을 사용한 굴착공법은 진동․소음․비산 등으로 인한 안전성 문제로 사용상의 많은 제약이 따르고 있다. 이러한 이유로 폭약의 적용이 불가능한 지역에서는 유압장비 또는 팽창성파쇄재를 사용하여 암반을 절취, 굴착함으로서 기존 구조물이나 인체 및가축 등의 안전문제에 대처하고 있으나, 시공성이 불량하여 공기 증가와 함께 막대한 직접 공사비를 투입 해야하는 문제점이 대두되었다.
기존 미진동파쇄기의 성능 및 시공성을 대폭 개선하고, 발파진동을 저감시킨 미진동화약을 이용하여 미진동굴 착공법에 현장 적용한 결과는 어떻게 나타나는가?
현장적용 결과, 시공성 및 작업효율은 일반 에멀젼 폭약(NewMITE)과 대등한 수준으로 나타났으며, 진동속도는 일반 에멀젼폭약(125g, 지발)의 약60~70% 수준으로 나타났다. 또한 미진동화약(120g, 지발)과미진동파쇄기(180g, 지발불가) 각각 3공이상 발파시는 진동 분산효과로 미진동화약을 사용하는 것이 유리할 수 있음을 알 수 있었다.
참고문헌 (6)
(주)한화, 2007, 미진동EMX 시험발파 결과보고서(1차), 서울, pp. 2-14.
(주)한화, 2008, 미진동EMX 시험발파 결과보고서(2차), 서울, pp. 2-9.
(주)한화, 2009, 미진동EMX 시험발파 결과보고서(3차), 서울, pp. 1-26.
(주)한화, 2009, 미진동EMX 최종결과보고서, 서울, pp. 1-36.
건설교통부, 2006, 도로공사 노천발파 설계.시공 지침, pp. 9-10
민형동, 정민수, 박윤석, 황의진, 박준호, 2006, FINECKER Plus를 이용한 도심지 진동제어 시공사례, 화약.발파(대한화약발파공학회지), Vol. 24, No. 1, pp. 49-56.
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