5) 용어 설명
- 최소 저항선 : 장약 된 폭약 중심에서 자유면까지의 가장 가까운 거리를 최소 저항선이라고 하며 표준 발파 시의 장약량은 최소 저항선의 세제곱에 비례한다.
- 자유면 : 자유면은 암반이 대기와 접하는 면이며 자유면의 수가 증가할수록 폭발 시에 자유면 측의 저항이 적어져서 암반에 미치는 폭발 에너지의 응력이 다른 면보다 더 많이 작용하여 발파 효과가 증가하게 된다.
- 장전 비중 : 폭약을 구멍에 장전할 때 장전 비중이 높으면 발파 효력이 크게 나타나고 공경에 비하여 약 경이 작으면 발파 효과가 급격하게 저하된다.
- Decoupling 효과
역경에 대한 천공경의 비를 decoupling 지수라고 하며 약 경이 적고 발파 공의 직경이 훨씬 크면 폭약과 발파공 사이의 공간에서 폭약의 폭굉 시에 동적 요소인 충격파나 압축파의 충격 효과가 감소하여, 장약 공 내벽에 작용하는 접선 방향의 최대 응력 차가 급격히 저하되어 장약 공 부근의 방사상 균열에 의한 파괴 범위가 좋아지고 준정적 요소인 폭발 생성 가스의 약한 팽창 압만이 작용하게 하여 발파 예정선을 따라 균열이 발생하는 효과가 나타난다. 이러한 decoupling 효과는 조절 발파를 위한 smooth blasting 방법에 많이 이용되고 있다.
Decoupling 지수 = 발파 공의 직경 / 폭약의 직경
- 측벽 효과 : 폭약을 장전할 때 약 경과 천공 경과의 차이가 크면 기폭 끝에서의 폭굉 압력이 폭약 내에 전파됨과 동시에 빈 공간에서도 충격파가 전달된다. 빈 공간에 전파되는 충격파 속도가 폭약 내부를 통하는 속도보다 빠르면 공 바닥의 폭약에 폭굉이 전달되기도 전에 공기 중으로 전달된 충격파 압력을 받은 폭약이 둔감하게 되어 완폭되지 않고 잔류 화약이 발생하는 현상을 측벽 효과라고 하며 특히 저 폭속 폭약에서 현저하게 발생한다.
- 사압 현상 : 발파공 내부의 빈 공간에 의한 측벽 효과와 인접 공 발파에서 전달된 충격파에 의해 발생하는 자유 공간의 이탈로 인하여 폭발 반응이 지속되지 못하는 사압 현상은 뇌관의 기폭 전에 인접 공의 충격파가 암반의 틈, 물, 공기 중으로 전파되어 폭약에 압력을 가하고 압착시켜서 폭약이 잔류되는 현상이다.
- 폭속 : 폭약이 폭굉 하는 속도를 폭속이라 하고 일반적으로 폭속이 빠른 폭약은 폭력이 크며 동일한 폭약이라도 여러 가지 요인에 따라서 폭속이 변화한다. 폭속은 내경 35mm 철관이 밀폐된 상태에서 측정된 수치로 나타내며 약 경이 작으면 폭속이 저하하는 현상이 나타난다.
- 소할 발파 (2차 발파)
* 발파한 암석이 너무 커서 운반과 적재가 곤란한 경우에 적당한 크기로 파쇄하는 발파를 2차 발파라고 한다.
* 2차 발파 방법
^ 복토 법 : 암석의 외부에 폭약을 장전하고 흙으로 틈을 메우고서 폭파시키는 방법으로 폭속과 매도가 큰 폭약을 사용한다.
^ 천공법 : 천공을 하고 장약 하여 폭파시키는 방법으로 복토 법보다 효과적이다. 천공은 암석 두께의 1/3 정도를 하며 장약량이 비교적 적게 소요된다.
^ 사혈 법 : 암석 아래에 폭약을 장전하고 발파하므로 비효율적이다. 천공 시간이 부족하거나 암석의 대부분이 땅 속에 있는 경우에 적용한다.
3. 폭약과 화공품
1) 개요 : 화약류는 고체 및 약체 또는 이들의 혼합물로서 가벼운 타격이나 가열로 짧은 시간에 화학 변화를 일으켜서 급격히 높은 온도의 열과 많은 가스를 발생하여 큰 팽창을 하고 순간적으로 큰 파괴력을 얻을 수 있는 물질을 말한다. 화약류는 자체 내에 산소를 포함하여 공기가 없는 곳에서도 반응이 가능하며 폭발이 전달되는 속도(폭속)는 화약의 성능과 밀접한 관계가 있다.
2) 폭약류
- 폭약의 선정 : 화약류 선정이 발파 작업의 경제성, 시공성, 환경적인 안전성의 확보에 중요하므로 설계 단계에서 발파 지역의 특성을 반영한 적합한 화약류의 선정이 필요하다. 발파 설계 시에 화약류는 암반 특성, 발파 조건과 폭약의 폭발 속도, 강도, 순 폭도, 밀도, 내수성, 예민성, 동결 저항성 등을 고려하여 선정한다.
* 암반 강도를 나타내는 암반의 탄성파 속도와 폭약의 폭발 속도가 일치하는 폭약이 가장 발파 효과가 우수하다. 고성능 다이너마이트는 극경암이 적합하고 일반 다이너마이트와 에멀전 폭약은 화강암 등의 경암에 적합하며 ANFO와 같은 저 폭속 폭약은 석회암 등의 연암에 사용한다.
* 노천 계단식 발파에서는 ANFO 폭약을 많이 사용하고, 전폭 약은 젤라틴 다이너마이트를 사용한다.
* 터널 발파에서는 밀폐된 공간에서 발생한 발파 후 가스가 인체에 흡입되어 피해를 끼치므로 유독성 폭약(ANFO)보다는 다이너마이트, 에멀전 폭약 등의 사용이 보건 환경 측면에서 바람직하다.
* 폭약이 동결되면 예민해지고 습기가 차면 폭력이 저하되므로 겨울에는 니트로글리콜 함유량이 많은 다이너마이트가 적합하고 장마철에는 습기에 강한 폭약을 사용하는 것이 좋다.
- 폭약의 종류 : 현재 국내에서 주로 사용하는 폭약은 젤라틴 다이너마이트 계열, 에멀전 계열, ANFO 등이 있다.
* 다이너마이트 : 니트로글리세린을 기제로 하는 젤라틴 형태의 다이너마이트는 높은 폭발 에너지와 폭발 속도를 가지며 내수성과 내한성이 있고 연암 ~ 극경암이 발파에 유리하다. 지발 발파에서 사압으로 인한 잔류 약이 생기지 않는 내충격성이 우우하다. 다이너마이트의 안정도는 제조 직후에 65 ºC에서 15분 이상의 내열 시간을 가져야 한다.
* 에멀전 폭약 : 함수 폭약이 내한성, 약상, 폭력 등에서 우수하지만 폭발 위력이 다소 떨어지는 것을 개선한 에멀전 폭약은 마찰, 불, 또는 기계적 자극을 통한 우연한 기폭에 대해서 니트로글리세린 계열의 폭약보다 둔감하여 제조와 취급 안전성이 우수하고 사용이 용이하다.
* 초유 폭약 : ANFO는 질산암모늄을 주성분으로 하여 연료유(6%)를 혼합한 폭약으로서 가격이 저렴하고 안정성이 우수한 저 폭속, 저 비중 폭약으로 노천 발파에 사용되고 연암으로 형성된 암반에 유리하며 대규모 발파, 대형 석산이나 석회석 채석장에 사용한다. 현장에서 ANFO 혼합 트럭을 이용하여 장전하면 장약 시간이 단축되고 경제적이다.
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