발파소음은 충격음이기 때문에 인체에 갑작스런 충격을 주며, 발파진동과 같은 경우에는 지반을 따라 진동이 이동하여 인근 주변의 노화된 건물, 가축과 인체에도 큰 피해를 끼칠 수 있다. 본 연구에서는 광산 굴착 시 발생하는 발파영향이 인근지역에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 연구대상 지역의 지반현황을 파악하기 위해 지질조사, 현장시험과 실내시험 등의 지반조사를 수행하였다. 발파진동소음에 대해서는 국내 외 적용사례와 각 기관별 허용기준을 비교하여 현장조건에 가장 적합한 기준을 설정하였다. 발파영향을 검토하기 위해 발파진동 추정 식은 현장에서 시험발파를 수행하여 측정된 발파진동 값을 활용하였다. 발파진동 추정 식을 활용한 영향원의 검토는 발파지점을 보안물건(농장, 민가 등)으로부터 최단거리로 정하여 보안물건에 미치는 영향을 검토하였다. 또한 3차원수치해석을 수행하여 발파진동 영향검토를 수행하였다. 3차원 수치해석은 동적 발파하중에 대한 구조물의 거동을 해석하기 위해 시간이력해석을 수행하였으며, 3방향에 대한 발파진동 값을 구하였다. 시험발파에 따른 발파진동 추정 식을 이용한 발파진동 영향원 검토 결과와 발파영향에 대한 3차원 수치해석 값을 비교 분석한 결과, 유사한 결과 수치를 확인하였다.
발파소음은 충격음이기 때문에 인체에 갑작스런 충격을 주며, 발파진동과 같은 경우에는 지반을 따라 진동이 이동하여 인근 주변의 노화된 건물, 가축과 인체에도 큰 피해를 끼칠 수 있다. 본 연구에서는 광산 굴착 시 발생하는 발파영향이 인근지역에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 연구대상 지역의 지반현황을 파악하기 위해 지질조사, 현장시험과 실내시험 등의 지반조사를 수행하였다. 발파진동소음에 대해서는 국내 외 적용사례와 각 기관별 허용기준을 비교하여 현장조건에 가장 적합한 기준을 설정하였다. 발파영향을 검토하기 위해 발파진동 추정 식은 현장에서 시험발파를 수행하여 측정된 발파진동 값을 활용하였다. 발파진동 추정 식을 활용한 영향원의 검토는 발파지점을 보안물건(농장, 민가 등)으로부터 최단거리로 정하여 보안물건에 미치는 영향을 검토하였다. 또한 3차원 수치해석을 수행하여 발파진동 영향검토를 수행하였다. 3차원 수치해석은 동적 발파하중에 대한 구조물의 거동을 해석하기 위해 시간이력해석을 수행하였으며, 3방향에 대한 발파진동 값을 구하였다. 시험발파에 따른 발파진동 추정 식을 이용한 발파진동 영향원 검토 결과와 발파영향에 대한 3차원 수치해석 값을 비교 분석한 결과, 유사한 결과 수치를 확인하였다.
Since blasting noise is impact noise, it will give a sudden shock to the human. In the case, such as the blast vibration, it has given aging buildings and livestock great damage to move the vibration along ground in nearby regions. In this study, the influence of the blasting generated during excava...
Since blasting noise is impact noise, it will give a sudden shock to the human. In the case, such as the blast vibration, it has given aging buildings and livestock great damage to move the vibration along ground in nearby regions. In this study, the influence of the blasting generated during excavation was analyzed for effects on regional. A couple of field and laboratory surveys about geological were carried out to figure out the geological ratio in the study-performed area. Blast vibration noise was compared to the domestic and abroad case studies and each of the institutions permissible standards established the most appropriate criteria in site condition. The vibration velocity of blasting vibration exploits the values which were measured from test blasting on the ground in order to examine blasting effect. Considering the blasting point as the shortest distance from safety facilities (farms, private houses, etc.), the examination of the influence range, which was derived from the vibration velocity of blasting vibration, was performed to figure out how the point affected the safety facilities. Three-dimensional numerical analysis was performed a time history analysis in order to analyze the behavior of the structure for a dynamic blast load, which was determined in three directions of the blast vibration value. The results of three-dimensional numerical analysis and the blasting effect of blasting vibration estimation equation blasting vibration of impact circle with accompanying test blasting were compared. And the analysis confirmed similar results figures.
Since blasting noise is impact noise, it will give a sudden shock to the human. In the case, such as the blast vibration, it has given aging buildings and livestock great damage to move the vibration along ground in nearby regions. In this study, the influence of the blasting generated during excavation was analyzed for effects on regional. A couple of field and laboratory surveys about geological were carried out to figure out the geological ratio in the study-performed area. Blast vibration noise was compared to the domestic and abroad case studies and each of the institutions permissible standards established the most appropriate criteria in site condition. The vibration velocity of blasting vibration exploits the values which were measured from test blasting on the ground in order to examine blasting effect. Considering the blasting point as the shortest distance from safety facilities (farms, private houses, etc.), the examination of the influence range, which was derived from the vibration velocity of blasting vibration, was performed to figure out how the point affected the safety facilities. Three-dimensional numerical analysis was performed a time history analysis in order to analyze the behavior of the structure for a dynamic blast load, which was determined in three directions of the blast vibration value. The results of three-dimensional numerical analysis and the blasting effect of blasting vibration estimation equation blasting vibration of impact circle with accompanying test blasting were compared. And the analysis confirmed similar results figures.
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문제 정의
본 연구에서는 광산 굴착 시 광산 탐광굴진 노선에서 시험발파를 수행하여 발파진동 추정 식을 산출하였으며, 인근 지역에 위치한 보안물건(농장, 민가 등)에 발파진동소음 영향에 대한 평가를 수행하였다. 또한 탐광굴진 갱도 및 인근 민가 지층구조 및 발파조건을 고려한 3차원 수치해석을 실시하여 발파진동 예측값을 확인하여 발파진동 추정 식에 의한 발파진동 영향원 검토 결과와 3차원 수치해석 결과를 비교･분석하였다.
가설 설정
발파하중은 미국(National Highway Institute, 1991)에서 제시한 공식을 적용하고 동압력 계산은 시간에 따라 변하는 형태를 취하는 Starfield & Pugliese(1968)가 제시한 시간 이력에 대한 동압력을 적용하였다. 해석의 목적은 발파에 의해 막장에서 일정한 간격이 떨어진 곳에서의 응답을 관찰하는 것이 목적이기 때문에 발파하중은 같은 시차를 가진 발파 예상면에 분산되어 작용하는 것으로 가정하여 공벽에 가해지는 발파 압력을 막장면 및 측벽에 하중으로 적용하였다(Fig. 6). 수치해석에서 동적하중인 발파하중에 대한 구조물의 동적거동을 해석하기 위해 수렴성이 좋은 직접적분법(Newmark, 1959)을 이용한 시간 이력해석을 수행하였다.
제안 방법
다양한 지층으로 구성된 곳이나 발파진원과 인접한 곳에서의 진동의 예측이 가능한 3차원 유한요소 수치해석 프로그램(MIDAS GTS NX)을 사용하여 검토를 수행하였다. 각 보안물건 중 근거리에 위치하는 민가를 대상으로 발파영향원 검토 결과와 비교하였다. 해석 경계는 발생된 진동파가 경계면에서 반사되지 않고 흡수하는 경계조건을 적용하였고 진동파의 감쇠 효과를 적용하기 위하여 감쇠비 5%를 적용하였다(Jung et al.
(3) 시험발파에 따른 발파진동 추정 식을 이용한 발파진동 영향원 검토 결과와 수치해석을 이용한 3차원 발파 영향검토를 비교한 결과, 유사한 결과 수치를 나타냈고 또 허용기준을 만족하는 것으로 확인되었다. 광산 탐광 갱도 굴진 시 발생하는 3차원 발파진동 예측 시 관련 발파정수를 획득하여 제시할 수 있었다.
다양한 지층으로 구성된 곳이나 발파진원과 인접한 곳에서의 진동의 예측이 가능한 3차원 유한요소 수치해석 프로그램(MIDAS GTS NX)을 사용하여 검토를 수행하였다.
본 연구에서는 광산 굴착 시 광산 탐광굴진 노선에서 시험발파를 수행하여 발파진동 추정 식을 산출하였으며, 인근 지역에 위치한 보안물건(농장, 민가 등)에 발파진동소음 영향에 대한 평가를 수행하였다. 또한 탐광굴진 갱도 및 인근 민가 지층구조 및 발파조건을 고려한 3차원 수치해석을 실시하여 발파진동 예측값을 확인하여 발파진동 추정 식에 의한 발파진동 영향원 검토 결과와 3차원 수치해석 결과를 비교･분석하였다.
발파진동 검토 시점은 보안물건에서 최단거리 발파지점으로 하여 발파진동 영향원 검토를 수행하였다. 발파진동 영향거리 검토는 발파 원리상 진동이 가장 크게 발생하는 심 발부 지발당 장약량(0.875kg/delay)을 적용하여 보안물건과의 이격거리에서 갱도 심도를 고려한 사거리와 보안물건별 허용기준치(구조물 : 0.2cm/sec, 농장 : 0.02cm/sec)와 비교하였다(Table 8). 검토 결과 발파진동은 각각 농장(0.
본 연구에서는 발파소음에 크게 영향을 미치는 지발당 장약량과 발파지점으로부터 발파소음 측정위치와의 거리를 두 개의 독립변수로 하고 나머지를 발파를 통해 수집된 결 과로부터 회귀분석을 통해 발파진동을 예측하였다. 발파진동으로 인한 인근지역의 구조물 및 시설물의 안전을 위한 국내･외에서 제시하고 있는 허용기준을 검토하여(손무락 등, 2013) 발파진동에 대한 허용기준을 산정하였다. 비교검증을 위해 발파소음을 예측 수치해석에서 널리 사용되고 있는 제안식(National highway Institute, 1991)을 활용하여 발파하중은 같은 시차를 가진 발파 예상면에 분산되어 작용하는 것으로 가정하여 공벽에 가해지는 발파 압력을 막장면 및 측벽에 하중으로 적용 3차원 수치해석을 실시하였으며, 예상 진동치를 추정하여 안정 보안 물건에 대한 발파진동 영향 평가를 수행하였다.
(1) 총 6회 시험발파를 통해 얻어진 계측 값을 이용하여 회귀분석을 통해 신뢰 수준 95%의 발파진동 추정 식을 산정하였다. 발파진동이 가장 크게 발생하는 심발부 지발당 장약량을 적용하여 발파 인근지역 보안물건인 농장, 연구소, 민가, 마을 구조물에 대한 발파영향원 검토를 수행하였다.
본 연구 대상의 광산이 위치한 지역은 주변에 마을, 축사, 민가 등이 존재하여 피해 종류 대상이 다양하므로 최소한의 화약량을 적용하여 제어발파 설계가 되도록 하였다. 시추공 시험발파를 통해 발파진동 추정식을 산출하여 보안물건의 영향을 검토하였다.
본 연구에서는 발파소음에 크게 영향을 미치는 지발당 장약량과 발파지점으로부터 발파소음 측정위치와의 거리를 두 개의 독립변수로 하고 나머지를 발파를 통해 수집된 결 과로부터 회귀분석을 통해 발파진동을 예측하였다. 발파진동으로 인한 인근지역의 구조물 및 시설물의 안전을 위한 국내･외에서 제시하고 있는 허용기준을 검토하여(손무락 등, 2013) 발파진동에 대한 허용기준을 산정하였다.
본 연구의 현장 시험발파는 장약량을 0.250～1.000kg으로 변화시키며 심도 약 10m 간격으로 총 6회에 걸쳐 진행하였다. 그리고 발파진동 값의 계측 위치는 발파 위치와 민가의 지근거리 5개소에서 측정하였다.
발파진동으로 인한 인근지역의 구조물 및 시설물의 안전을 위한 국내･외에서 제시하고 있는 허용기준을 검토하여(손무락 등, 2013) 발파진동에 대한 허용기준을 산정하였다. 비교검증을 위해 발파소음을 예측 수치해석에서 널리 사용되고 있는 제안식(National highway Institute, 1991)을 활용하여 발파하중은 같은 시차를 가진 발파 예상면에 분산되어 작용하는 것으로 가정하여 공벽에 가해지는 발파 압력을 막장면 및 측벽에 하중으로 적용 3차원 수치해석을 실시하였으며, 예상 진동치를 추정하여 안정 보안 물건에 대한 발파진동 영향 평가를 수행하였다.
시추공 시험발파를 통해 발파진동 추정식을 산출하여 보안물건의 영향을 검토하였다.
시험발파에 의한 발파진동 추정 식을 이용한 발파영향원 검토를 위해 수치해석을 이용한 발파진동 영향검토를 수행하였다. 다양한 지층으로 구성된 곳이나 발파진원과 인접한 곳에서의 진동의 예측이 가능한 3차원 유한요소 수치해석 프로그램(MIDAS GTS NX)을 사용하여 검토를 수행하였다.
신뢰 선은 발파진동치의 분포 특성상 50% 신뢰 수준을 갖는 선을 평균진동 추정 식, 95% 신뢰 수준을 안전진동 추정 식으로 분류하였으며(Table 7), 본 연구에 적용한 현장 발파 진동 추정 식은 신뢰 수준 95%로 하는 자승근 회귀 식 Eq. (2)와 삼승근 회귀 식 Eq.
자승근과 삼승근 회귀 식에 대한 교차분석 결과 중에서 발파진동 허용치별 지발당 장약량이 적게 산출된 회귀 식을 이용하여 본 과업구간의 적용 장약량으로 활용하였다(Fig. 4).
토사 및 풍화암은 표준관입시험 및 현장시험과 실내시험 결과를 문헌자료(Bond & Harris, 2008)와 적용사례를 비교･분석하여 합리적 검토를 하여 산정하였으며, 기반암은 시추 조사에서 회수한 코어 시료를 대상으로 실내시험 및 분석을 수행하여 결정하였다.
각 보안물건 중 근거리에 위치하는 민가를 대상으로 발파영향원 검토 결과와 비교하였다. 해석 경계는 발생된 진동파가 경계면에서 반사되지 않고 흡수하는 경계조건을 적용하였고 진동파의 감쇠 효과를 적용하기 위하여 감쇠비 5%를 적용하였다(Jung et al., 2011). 해석에 적용된 물성치와 해석 모델링은 Table 9, Fig.
대상 데이터
000kg으로 변화시키며 심도 약 10m 간격으로 총 6회에 걸쳐 진행하였다. 그리고 발파진동 값의 계측 위치는 발파 위치와 민가의 지근거리 5개소에서 측정하였다. 발파 실험현황과 발파패턴은 Table 6, Fig.
발파진동 검토 시점은 보안물건에서 최단거리 발파지점으로 하여 발파진동 영향원 검토를 수행하였다. 발파진동 영향거리 검토는 발파 원리상 진동이 가장 크게 발생하는 심 발부 지발당 장약량(0.
데이터처리
(1) 총 6회 시험발파를 통해 얻어진 계측 값을 이용하여 회귀분석을 통해 신뢰 수준 95%의 발파진동 추정 식을 산정하였다. 발파진동이 가장 크게 발생하는 심발부 지발당 장약량을 적용하여 발파 인근지역 보안물건인 농장, 연구소, 민가, 마을 구조물에 대한 발파영향원 검토를 수행하였다.
이론/모형
발파하중은 미국(National Highway Institute, 1991)에서 제시한 공식을 적용하고 동압력 계산은 시간에 따라 변하는 형태를 취하는 Starfield & Pugliese(1968)가 제시한 시간 이력에 대한 동압력을 적용하였다.
본 연구에서 발파진동 허용기준은 국내･외 적용사례와 각 기관별 허용기준(손무락 등, 2013)을 비교하여 현장조건 에 가장 적합한 기준을 적용하였다. 가축에 대한 환경 규제기준(57dB(V))에서 진동속도 환산 식 중 보수적인 값을 적용하여 0.
6). 수치해석에서 동적하중인 발파하중에 대한 구조물의 동적거동을 해석하기 위해 수렴성이 좋은 직접적분법(Newmark, 1959)을 이용한 시간 이력해석을 수행하였다. 발파하중 적용 후 시간 이력에 따른 지반진동 전파과정 해석 결과는 Fig.
성능/효과
(2) 수치해석을 이용한 3차원 발파 영향검토 결과, 발파 시 인근 민가에서 예측되는 발파진동 값은 0.065∼0.141 cm/sec로서 허용 기준치(0.2cm/sec) 이내로 감지된 것으로 분석되었다.
(3) 시험발파에 따른 발파진동 추정 식을 이용한 발파진동 영향원 검토 결과와 수치해석을 이용한 3차원 발파 영향검토를 비교한 결과, 유사한 결과 수치를 나타냈고 또 허용기준을 만족하는 것으로 확인되었다. 광산 탐광 갱도 굴진 시 발생하는 3차원 발파진동 예측 시 관련 발파정수를 획득하여 제시할 수 있었다.
(4) 발파진동 추정 식 결과값에 비해 3차원 수치해석 예측 값이 상대적으로 다소 크게 나타났으나 오차범위 내에 분포하는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서 제시한 발파진동 추정 식은 양호한 결과를 나타내는 것으로 판단된다.
3차원 수치해석을 통해 갱도접선방향, 진행방향과 수직 방향에 대하여 전달함수를 구한 결과, 발파 시 인근 민가에 서 예측되는 발파진동 값은 0.065∼0.141cm/sec로서 허용치(0.2cm/sec) 이내로 감지될 것으로 분석되었다(Table 10).
광산 부근의 지질은 중생대 백악기의 퇴적암층인 백야리층, 초평리층과 이를 관입한 백악기 조립흑운모화강암 및 이들을 관입한 암맥류로 구성되며, 신생대 제4기 충적층이 하천을 따라 분포하고 있다. 갱내지질조사 결과, 분포하는 주요 암종은 흑운모화강암으로 나타나고 있으며, 석영맥과 우백질 화강암의 관입체가 나타나고 있다(Fig. 2). 갱구부에 강지보가 시공되어 있으며 이외 구간에는 경암 이상 수준의 암반으로 나타나고 있다.
02cm/sec)와 비교하였다(Table 8). 검토 결과 발파진동은 각각 농장(0.019cm/sec), 연구소(0.010cm/sec), 민가(0.011～0.094cm/sec), 병원(0.010 cm/sec), 교회(0.005cm/sec)에 발생하였으며, 허용 기준값 이내로 안전한 것으로 나타났다.
광산 탐광 굴진 노선에서 시험발파를 수행하여 구한 발파진동 추정 식을 이용한 발파진동 영향상태를 검토 결과, 2번 민가에서 발파진동은 0.094cm/sec 발생하는 것으로 예 측되었으며, 동일한 지점을 대상으로 지층구조 및 발파조건을 고려하여 3차원 수치해석을 실시한 결과, 각 성분별로 0.089～0.151cm/sec로 예측되었다(Table 11). 각각의 경우 모두 허용 기준치(0.
2cm/sec) 미만의 발파진동이 예측되었다. 지형 및 지질조건, 발파하중에 적용되는 동압력 등의 요인으로 인하여 발파진동 추정 식 결과값에 비해 3차원 수치 해석 예측값이 오차범위 내에서 상대적으로 다소 크게 나타나는 것으로 분석되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
광산 발파 설계 시, 발파영향 요소에 대하여 충분한 검토와 발파 방법에 대한 설계를 통해 극대화 할 수 있는 것은?
일반적으로 광산 발파 설계는 탐광갱도 굴착막장의 기반암의 특성, 보안물건의 위치 및 종류, 주변 환경 등에 따라 발파작업에 제한조건을 고려해야 한다(Lee & Min, 2013). 이와 같은 발파영향 요소에 대하여 충분한 검토와 발파방법에 대한 설계를 통하여 갱도발파의 효율성, 시공성, 안전성 등이 극대화될 수 있도록 해야 한다.
발파소음은 어떤 피해를 끼치는가?
발파소음은 충격음이기 때문에 인체에 갑작스런 충격을 주며, 발파진동과 같은 경우에는 지반을 따라 진동이 이동하여 인근 주변의 노화된 건물, 가축과 인체에도 큰 피해를 끼칠 수 있다. 본 연구에서는 광산 굴착 시 발생하는 발파영향이 인근지역에 미치는 영향에 대하여 분석하였다.
광산 발파 설계 시, 고려해야 할 점은 무엇인가?
일반적으로 광산 발파 설계는 탐광갱도 굴착막장의 기반암의 특성, 보안물건의 위치 및 종류, 주변 환경 등에 따라 발파작업에 제한조건을 고려해야 한다(Lee & Min, 2013). 이와 같은 발파영향 요소에 대하여 충분한 검토와 발파방법에 대한 설계를 통하여 갱도발파의 효율성, 시공성, 안전성 등이 극대화될 수 있도록 해야 한다.
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