초록 ▼

본 연구과제에서는 도심지 하부의 지하에서도 운용 중에 확장이 가능한 대규모의 주방식 지하구조를 건설할 수 있는 공법을 개발하기 위한 기계 굴착용 커팅헤드 설계기술, 박층뿜칠 라이너(TSL) 및 주방식 지하구조(URPM)의 설계방법들을 개발하였다.

첫번째로 본 연구과제의 당해년도에서는 굴착도구인 픽커터의 배열 설계방법을 개선하여 커팅헤드 설계시스템을 보완하였다. 또한 로드헤더의 작업중에 발생하는 작용력에 대한 안정성 검토모듈을 추가하였다.

시공성을 개선하기 위하여 액상과 분말재료로 구성된 2성분 박층 뿜칠 라

본 연구과제에서는 도심지 하부의 지하에서도 운용 중에 확장이 가능한 대규모의 주방식 지하구조를 건설할 수 있는 공법을 개발하기 위한 기계 굴착용 커팅헤드 설계기술, 박층뿜칠 라이너(TSL) 및 주방식 지하구조(URPM)의 설계방법들을 개발하였다.

첫번째로 본 연구과제의 당해년도에서는 굴착도구인 픽커터의 배열 설계방법을 개선하여 커팅헤드 설계시스템을 보완하였다. 또한 로드헤더의 작업중에 발생하는 작용력에 대한 안정성 검토모듈을 추가하였다.

시공성을 개선하기 위하여 액상과 분말재료로 구성된 2성분 박층 뿜칠 라이너(TSL)를 개발하였고 기존의 외국산 제품을 비교 대상으로 하여 다양한 성능평가를 실시하였다.성능평가 결과, MN2 배합이 유럽 EFNARC (2008)의 "Class S" 성능 기준을 모두 만족하였고 대부분의 성능지표에서 외국산 제품과 유사한 성능을 발현하였다. 또한 멕시코 Boleo Mine과 상업용 지하공간 사업을 준비 중인 주방식 굴착갱도에 개발된 2성분 TSL을 성공적으로 현장시공하였다.

이전년도에 주방식 지하구조의 지보설계 패턴이 도출된 단면 조건을 대상으로 지반조건에 따라 주방식 지하구조의 발파패턴 설계를 실시하였다. 이때 발파로 인한 암주 손상권을 검토하여 필요시에 손상권을 기계굴착으로 제거할 수 있도록 제안하였다. 특히, 굴진면의 운영 개수에 따른 천공 및 버력처리 장비들의 운영 방식을 제시하였다.

당해년도에 산출된 TSL의 시공비와 발파 설계패턴을 바탕으로 도심지 주방식 지하구조의 경제성을 분석하고자 대상 심도와 지반조건이 유사한 기존 개착공법(서울지하철 정거장)과 공사비를 비교하였다. 분석 결과,주방식 지하구조의 단위 체적당 직접공사비(서비스 공간 기준)는 기존 개착공법 대비 47.4~51.7%의 공사비 감소효과를 확인하였다.

( 출처 : 서지자료 초록 )

Abstract ▼

This study aims to develop a large-scale room-and-pillar underground construction method by which an underground structure can be expanded even in its operation. Especially, this study aims to develop the cutting head design method for mechanical excavation, Thin Spray-on Liner (TSL) and the design

This study aims to develop a large-scale room-and-pillar underground construction method by which an underground structure can be expanded even in its operation. Especially, this study aims to develop the cutting head design method for mechanical excavation, Thin Spray-on Liner (TSL) and the design method of Underground Room-and-Pillar Method(URPM).

In this year, the developed cutting head design system is upgraded by adopting the optimal array design method for pick cutters as rock cutting tools. The stability checking module for a roadheader is also made by considering the reaction forces from its excavation works.

A new two-component TSL consisting of a liquid and a power material is developed to improve its constructability. Its various performances are compared with those of conventional TSL products. From the tests, it satisfies every performance criterion for a“Class S“ TSL suggested by EFNARC(2008). It is also successfully sprayed on Boleo Mine and a room-and-pillar mine where its commercial remodelling and refurbishment is being planned.

By considering cross-sectional conditions for which room-and-pillar support design patterns are derived, blasting design for room-and-pillar underground structures are carried out for different rock conditions. Blast-induced damage zone in a rock pillar is also evaluated. If necessary, it is possible to eliminate the blast damage zone by mechanical excavation. The room-and-pillar excavation cycle works are optimized based on the derived blasting design patterns. In addition, the optimal operation plans of drilling and mucking machines are proposed based on the number of tunnel faces in operation.

For the same construction condition, the construction cost of the room-and-pillar underground structure is compared with that of a cut-and-cover structure (Seoul Metro underground station) by considering TSL construction cost and blasting design patterns derived in this study. Compared with a conventional cut-and-cover method, the room-and-pillar underground method is revealed to reduce its underground construction cost per unit volume (for the case of service volume) by 47.4~51.7%.

( 출처 : Bibliographic Data Abstracts )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 4
• Executive Summary ... 7
• 목차 ... 10
• 표목차 ... 12
• 그림목차 ... 13
• 제1장 서론 ... 15
• 1. 연구배경 및 필요성 ... 15
• 2. 연구의 비전 및 목표 ... 17
• 3. 연구내용 및 방법 ... 18
• 제2장 자유단면굴착기용 커팅헤드의 설계모델 보완 ... 20
• 1. 개요 ... 20
• 2. 커팅헤드의 설계방법 보완 ... 21
• 2.1 커팅헤드의 설계방법 및 설계절차 ... 21
• 2.2 픽커터 배열 설계방법의 보완 ... 23
• 2.3 자유단면굴착기용 커팅헤드 설계시스템 보완 ... 25
• 제3장 박층 뿜칠 라이너(TSL)의 완성 ... 31
• 1. 개요 ... 31
• 2. TSL 완성품의 제작 및 성능평가 ... 32
• 2.1 TSL 완성품의 배합조건 도출 ... 32
• 2.2 TSL 완성품의 성능평가 결과 ... 33
• 3. TSL 타설 시스템 구축 ... 36
• 3.1 TSL 타설 시스템의 검토 및 선정 ... 36
• 3.2 TSL 타설 시스템에 의한 시험타설 ... 37
• 4. TSL 현장시공 ... 38
• 4.1 멕시코 Boleo Mine 현장시공 ... 38
• 4.2 주방식 지하공간 사업화 대상 현장에의 TSL 시공 ... 40
• 제4장 도심지 주방식 지하구조(URPM)의 설계모델 개발 ... 43
• 1. 개요 ... 43
• 2. 주방식 지하구조의 발파패턴 설계 ... 44
• 2.1 발파패턴 설계 조건 ... 44
• 2.2 발파패턴 설계도 작성 및 손상권 예측 ... 45
• 3. 주방식 지하구조의 공정모델 제시 및 완성 ... 49
• 3.1 착암공정 최적화 ... 49
• 3.2 굴진면의 운영 개수에 따른 발파굴착 공정 최적화 ... 50
• 3.3 주방식 지하구조의 경제성 분석 ... 51
• 제5장 결론 ... 55
• 참고문헌 ... 57
• 부록 : 주방식 지하구조물의 최적 발파패턴 설계도 ... 59
• (1) 3X6m 단면 발파패턴 설계도 ... 59
• (2) 3X9m 단면 발파패턴 설계도 ... 69
• (3) 3X12m 단면 발파패턴 설계도 ... 79
• (4) 3X15m 단면 발파패턴 설계도 ... 83
• (5) 6X6m 단면 발파패턴 설계도 ... 87
• (6) 6X12m 단면 발파패턴 설계도 ... 97
• (7) 6X18m 단면 발파패턴 설계도 ... 111
• (8) 6X24m 단면 발파패턴 설계도 ... 115
• (9) 6X30m 단면 발파패턴 설계도 ... 119
• 끝페이지 ... 132