(7) 주변공 제어 발파 : 터널 발파에서는 암반의 손상을 최대한 억제하고 여굴을 방지하며 굴착면을 매끈하게 유지하기 위하여 제어 발파를 이용한다. 터널 굴착이 설계 단면보다 커지면 필요 이상의 콘크리트 라이닝을 타설해야 하고 굴착 후에 암반이 많이 손상되어 부석 처리나 지보공 작업량이 증가하여 비경제적이다. 주변공에서 폭약 에너지의 작용 방향을 제어하여 암반의 손상 및 여굴과 부석의 발생을 적게 하기 위하여 다수의 주변공을 접근하여 배치하고 천공경보다 작은 직경의 정밀 폭약을 사용하여 약장약으로 발파하는 제어 발파를 실시한다. Smooth blasting 원리는 발파력의 cushion 작용에 의해 발파 충격에 의한 불규칙적인 암반의 파쇄를 방지하고 정적 에너지를 가진 발파 가스의 작용으로 암반을 파괴하여 평탄한 굴착면을 얻는 것이다. 따라서 굴착면을 따라 천공열을 평행하게 배치하고 구멍 지름보다 작은 지름의 폭약을 사용하여 약장약으로 발파하는 방법으로 발파 에너지를 제어하여 원지반 손상을 방지하고 여굴도 감소시킨다.
(8) 터널 심발 발파의 설계 순서 : 평행공 심발 발파가 좋은 결과를 얻기 위해서는 무장약공의 직경, 저항선, 장약 밀도, 천공 정밀도가 매우 중요하다.
1) 무장 약공의 지름 : 무장 약공의 크기가 클수록 발파 효율이 우수하다. 그러나 천공 장비의 제약으로 대구경 무장 약공 천공이 곤란하여 점보 드릴로 ∮102mm의 무장약공을 2공 이상 천공하는 경우에는 환산 직경으로 무장 약공의 직경을 계산한다.
2) 저항선 : 저항선이 너무 길면 심발공에 균열이 발생하고 너무 짧으면 무장 약공으로 연결되어 발파 전체가 공발이 되어 실패할 우려가 있으므로 무장 약공과 발파공의 간격은 a=1.5D를 유지해야 한다.
3) 장약 집중도 : 무장 약공 가까이에 있는 공의 장약 밀도가 너무 낮으면 암석을 파괴시키지 못하고 너무 높으면 대구경 반대편 벽으로 암석이 분출하여 다시 암석이 굳는 소결 현상으로 터널 전체에서 공발 현상이 발생한다.
4) 천공 정밀도 : 무장 약공과 발파공의 사이가 일정한 간격으로 평행을 유지하지 않고 편차가 발생하면 소결 현상 등으로 발파가 실패하게 된다.
7. 제어 발파(조절 발파)
(1) 개요 : 제어 발파는 조절 발파라고도 하며 넓은 의미에서 작업 요구 조건과 발파 환경, 규모, 대상 등의 구체적인 조건 하에서 필요한 파쇄 결과를 얻고 또한 발파 범위, 방향 및 지반 진동, 소음과 비산을 제어할 수 있도록 상세한 설계, 시공과 방호 등의 기술적인 조치를 통하여 폭발 에너지의 방출 과정과 암반의 파쇄 과정을 제어하는 발파를 총칭한다. 일반적인 발파 방법은 폭약 에너지를 충분히 제어하지 못하여 주위 암반에 많은 균열이 발생하고 원암반이 큰 손상을 입게 된다. 암반의 손상은 지하수 유입의 원인이 되고 암반 보강이 필요하며 부석, 낙반 등의 안정성 문제도 발생한다. 따라서 가능한 주위 암반에 손상을 주지 않고 암반이 갖고 잇는 지지 능력을 유지할 수 있도록 폭약 에너지의 작용 방향을 제어하는 제어 발파가 필요하다.
(2) 스무스 브라스팅 : Smooth blasting 공법은 1950년대부터 스웨덴에서 사용하기 시작하였으며 노천이나 터널 작업에 적용하고 주로 터널 발파에 많이 사용한다. 일반 발파와 마찬가지로 굴착 예정면의 발파공을 마지막에 발파시키는 것은 같지만 천공 형태는 정상적인 발파 작업에 비하여 공 간격을 좁게 하고 공보다 작은 지름과 낮은 장약 밀도를 가진 폭약을 사용한는 것이 차이점이다. 공 주위의 파쇄대와 원주 방향 균열의 생성을 억제하도록 decoupling 효과를 이용하여 공벽과 장전된 폭약 사이의 공기가 초기 화약 에너지를 흡수하므로 고압의 충격 효과를 완화시킨다.
1) 장점 : 발파공 주변의 암반 손상이 적어서 보강 작업이 빠르고 용이하다. 암반에 발생하는 균열이 적으므로 보수 유지비가 저렴하다. 여굴이 적어서 측벽 및 충전에 필요한 콘크리트 량이 감소하여 경제적이다.
2) 단점 : 불연속면이 발달한 불량한 암반(절리, 편리, 층리 등이 많은 암반)에서는 효과가 적다. Smooth blasting 공은 최소 저항선과 공 간격의 정확도가 요구되는 천공 기술이 필요하다. Smooth blasting 공의 천공 간격이 일반 발파 보다 좁으므로 천공 수가 증가한다.
3) Smooth blasting의 시공
- Smooth blasting 공에는 약포 직경이 작은 저비중 폭약을 사용하고 천공경과 약포 지름의 차를 크게 하여 decoupling 효과를 이용한 발파를 실시한다.
- 천공
^ 발파공의 천공장, 천공 각도, 공 간격의 오차를 최소로 한다.
^ Smooth blasting 공의 간격(S)은 최소 저항선(B) 보다 좁게 배치한다. (Smooth blasting 공의 간격은 천공 직경의 15~16배) S/B <= 0.8 (S : 0.5 ~ 0.7m, B : 0.6 ~0.9m)
- 장약 : 정밀 폭약을 사용하고 decoupling 계수는 2 ~ 3 정도로 한다. 공저에는 바닥 발파가 잘 되도록 다이너마이트 폭약(100~200g)을 장전한다. 약포와 공벽 사이에 공극을 유지하기 위하여 슬리브를 사용한다.
- 기폭법 : Smooth blasting 공은 가능한 동시에 기폭하고 초시 편차가 적은 MS 뇌관을 사용한다. 전폭약의 위치는 정기폭이 좋으나 cut off의 우려가 있으면 증기폭 또는 역기폭을 사용한다.
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