Transcript 4. 진동제어발파
2012. 5. 10. 차 1.목서 론 1. 발파일반 1. 발파의 분류 구 분 광산채광발파 노천발파 내 용 ∙광산에서 광물채굴을 목적으로 굴진이나 채굴발파 ∙ 도로건설을 위한 토공발파, 사면발파 등 ∙ 지하구조물 설치를 위한 터파기 발파 터널발파 ∙ 도로나 철도, 지하철 등 터널굴착을 목적으로 발파 수중발파 ∙수중구조물이나 교각기초 설치를 위한 수중암반 발파 건물해체발파 특수발파 ∙오랜 고층건물을 순간적으로 해체하는 발파 ∙철판절단, 압접, 나무절단, 군용 등 특수한 목적으로 발파 비 고 1. 발파일반 2. 폭약류 (터널기준) 구 분 다이나마이트류 에멀젼류 고성능 일반 벌크 6,000 5,700~5,900 5,500 •극경암~경암 •다이나마이트 대체 •경암~보통암 •안정성, 경제성 정밀폭약 제품 개요 폭속 (m/sec) 특 징 제 품 명 6,100~6,700 •극경암~경암 •후가스 발생 •장전차량이용 •안정성, 경제성 4,200~4,400 •조절발파 전용 •설계굴착선 적용 한화 메가마이트 메가맥스 뉴마이트플러스 하이맥스 화이넥스 고려 - 슈퍼에멀젼 뉴에뮬라이트 NE1000 카이넥스 적용성 •후가스로 발생 으로 사용곤란 •경암장공에 적용 •가장 일반적 적용 •운반거리에 따른 사용제한 기타 : 탄광용 함수폭약, 석산용 초유폭약(ANFO), 채석용 흑색화약 등 •가장 일반적 적용 1. 발파일반 3. 뇌관류 구 분 전기뇌관 비전기뇌관 전자뇌관 제품개요 경제성 • 보통(100%) • 전기식에 비해 고가(180%) • 전기식에 비해 고가(2,000%) 전류,낙뢰 민감 안전 안전 결선확인 • 도통시험기, 저항측정기 • 육안에 의한 결선확인 • 결선 테스터기 한화 하이데토 하이넬 별도수입 고려 NPED코넬 NPED노넬 전자뇌관 제 품 명 1. 발파일반 4. 뇌관의 구조에 따른 분류 구 분 전기뇌관 비전기뇌관 전자뇌관 구리선 2선 비닐튜브 1선 구리선 2선 제 품 개 요 각 선 순발뇌관 : 지연요소가 없이 점화옥의 발화나 접촉에 의해 즉시 폭발 (0ms) 지발뇌관 : 지연요소의 길이에 따라 시차가 발생하면서 폭발 MS뇌관 : 1/100초 단위로 분할하여 시차를 발생 (20ms 단위) LP 뇌관 : 1/10초 단위로 분할하여 시차를 발생 (100ms 단위) 전자뇌관 : 1ms 단위로 전자신호를 바코드 입력으로 분할 가능 (1ms 단위) 지발당장약량 : 순발이나 지발뇌관을 이용하여 장약할 경우, 같은 번호의 뇌관에 결합되는 장약량의 합 1. 발파일반 * 참고 : 뇌관초시 기준표 1. 발파일반 5. 결합방법에 따른 사용단수 구 분 사용단수 (한화기준) 조합방법 비전기뇌관 전기뇌관 • • • • MS 시리즈 : 20 단차 LP 시리즈 : 25 단차 MS+LP 최대 조합 42단차 다단식발파기 10단자 사 용시 420단차 조합 가능 • • • • MS 시리즈 : 20 단차 LP 시리즈 : 25 단차 Bunch connecter : 5 단차 MS+LP+Bunch 조합시 무한단차 조합 가능 전자뇌관 • 프로그램 Unit를 사용하여 1ms 이상의 초시를 설정 무한단차 조합 가능 1. 발파일반 6. 전기뇌관 사용시의 문제점 및 대책 전류의 통전으로 점화되므로 전기적인 위험 성이 있는 정전기와 누설전류에 취약 대책 : 낙뢰 발생시 오발 가능 누설전류측정기 • 뇌관 발화 최소전류 : 0.3 ~ 0.4 A • 누설전류검지기에 의한 일상 확인 낙뢰발생시 발파작업 중지 누설전류측정 낙뢰발생 경보기 설치 비전기뇌관 사용 등 낙뢰발생 경보장치 • 뇌관 폭발 최소Energy : 3 ~ 4 mJ • 낙뢰발생 경보장치 현장내 비치 비전기 뇌관 • 전기적 영향에 안전 • 가장 효과적인 대책 2. 발파 사고사례 분석 1. 사고발생 현황 발생일 발생장소 92.02. 서울시 구로구 가리봉동 92.04. 서울시 강남구 세곡동 92.06. 서울시 중구 광희동 93.06. 93.03. 93.03. 서울시 서초구 방배 2동 금정~사당간 지하철 공사 서울 성동구금호 2가 지하철 5호선 OO공구 부산시 북구 덕천동 경부선 철도 93.05. 전북 무주군 적상면 94.06. 전북 남원 광치동 사 고 개 요 피해사항 사고원인 통신구 굴착작업중 전색불량으로 폭음에 의한 건물의 유리창이 인접건물 ∙ 안전수칙 파손 유리파손 불이행 지하철 공사장에서 불법 은닉한 전기뇌관을 건전지에 연결하다 중상 2명 폭발 지하철 공사장에서 불발 폭약 구멍에 천공 작업을 하다 폭발 장약후 작업대를 제거하는 순간 폭발 폭약장진 작업중 누설전류로 인하여 장약된 폭약이 폭발 지하 30m지점에서 전력구 굴착 공사중 연약지반에 토사유출에 따른 지반 공동화가 초래되어 발파 및 열차 진동에 의해 지반붕괴 신고 기피 중상 3명 ∙ 안전수칙 불이행 1명 중상 1명 경상 1명 사망 ∙ 순간누전 으로 추정 ∙ 누설전류 1명 경상 측정불이행 77명 사망 ∙ 무리한 공사 139명 부상 ∙ 차수 및 지반 열차4량 전복 개량 공사기피 터널굴착 공사중 암반제거를 위한 장약(전기발파)후 발파위치로 가 7명 부상 던중 낙뢰로 인한 폭발사고 ∙ 낙뢰시 전기발파 착암공이 화약류 책임자가 없는 사이 갱내에 폭약 50kg과 뇌관등을 사망 1명 장착후 전선철거 작업을 하면서 철수중 폭발 ∙ 도난, 분실 중상 2명 ∙ 무자격자의 작업 2. 발파 사고사례 분석 1. 사고발생 현황 발생일 00.05. 00.06. 00.06. 03.11. 03.11. 03.12. 11.07. 11.10. 발생장소 경북 청도군 매전면 사 고 개 요 피해사항 화약책임자가 사용하다 남은 다이너마이트를 소각 하려다 다이 사망 1명 너마이트가 폭발 사망 충남 천안시 광덕면 인부 8명이 1km 깊이의 터널안에서 발파공사를 통한 매설작업을 사망 2명 천안~논산간 고속도로 하던중 터널 하단부의 부상 6명 서해안 고속도로 터널 발파를 위해 다이너 마이트를 장약후 대피하는 도중 다이 사망 1명 너 마이트 폭발 부상 2명 21공구 1터널 대구-부산간 고속도로 OO공구 사면대절토 진주-통영간 고속도로 OO공구 다이너마이트가 폭발 사상 사면 발파중 발파석이 비산하여 27m 떨어진 가옥을 덮쳐 부분 파손 막장천공중 잔류폭약의 폭발로 비산석에 맞아 사망 통리-신리간 도로 확포 터널발파시 터널내 트럭후면에 대피한 인부가 비산석에 맞아 장 공사 서울 강남구 남현동 강남순환도로 OO공구 구 성남시청사발파해체 사망 가옥부분파손 사고원인 ∙ 안전수칙불이행 ∙ 낙뢰시 전기발파 ∙ 낙뢰시 전기발파 ∙ 암반상태 미조사 ∙ 비산방지 미설치 사망1명 ∙ 안전수칙불이행 사망1명 ∙ 안전수칙불이행 터널 발파를 위해 장약후 대피하는 도중 폭약 폭발 사망1명 발파해체시 붕괴방향 오류, 전주 쓰러져 인근 정전발생 정전발생 ∙ 낙뢰시 전기발파 ∙ 구조검토오류 2. 발파 사고사례 분석 2. 사고 사례 분석 낙뢰시 발파와 안전수칙 불이행으로 인한 발파사고가 대부분을 차지함 2. 발파 사고사례 분석 3. 발파사고 방지대책 구 분 발파 사고 원인 대 책 안전거리 미 확보 ∙발파시 안전거리를 확보하지 못하여 비석에 의한 사고 발생 ∙ 발파시 충분한 안전거리 확보 (대형 대피소 설치 및 활용) 잔류약 공 재천공 ∙ 발파후 잔류약 확인 못하여 천공 ∙ 작업중 타격력에 의하여 발파사고 발생 ∙잔류약 확인 철저 발견시 관리자에 의하여 불발 처리 (처리절차 준수) 누설전류 ∙전기뇌관이 발화하는 최소점화전류는 약0.3~0.4A(암페어) ∙누설전류 차단기 설치하고 장약 작업 전에 누설전류 측 이하이므로 점검(누선전류측정)미비로 인하여 발파 사고 정을 실시하여 안전 확인 후 작업 실시 발생 ∙가능한 비전기뇌관을 적용 낙 ∙전기뇌관은 전기회로 구성시 최소3~4mJ의 에너지, 전기회 ∙낙뢰 경보기를 설치하고 발파작업 중지 및 화약취급 로 차단 경우에는 최소 64mJ로 기폭되므로 낙뢰시에는 수 소에는 반드시 피뢰침을 설치 십만 kV의 전압이 지전류를 타고 들어와 발파 사고 발생. ∙가능한 비전기뇌관을 적용 뢰 무자격자 임의발파 ∙ 화약관리 책임자 없이 임의 장약 작업시 폭발 사고 발생 ∙ 관리 책임자로부터 작업지시 폐기상 기준위반 ∙ 잔류약 발생시 회수하여 소각 중 폭약의 폭발 발생 ∙ 폐기상 법규 기준에 따라 폐기 정전기 ∙ ANFO폭약 작업시 정전기발생에 의한 폭발 발생 ∙가능한 비전기뇌관을 적용 3. 발파환경 영향 1. 용어정리 허 용 치 : 발파시 발파지점에서 일정거리에 이격되어 있는 보안물건이나 인체의 영향에 대해 진동치나 소음치에 대해 안전율을 부여한 것. 보안물건 : 총포도검화약류단속법상 화약류 폭발과 관련하여 1～4종까지 구분하여 지정해 놓 은 물건들을 말함. 토목분야에서는 구조물이나 인체에 관련된 사항으로 한정됨. 진동속도 : cm/sec(kine), mm/sec , 구조물 피해 표시 기준 진동레벨 : dB(V) , 인체에 대한 가속도레벨에 수직감각을 주파수에 의한 감각보정회로를 통해 보정한 진동치 소음레벨 : dB(A) , 음압레벨을 주파수 1,000Hz기준으로 청감보정회로를 통해 보정한 소음치 음압레벨 : dB(L) , 음압의 크기 level을 표시한 것 3. 발파환경 영향 2. 발파진동 규제기준 구조물 관련 터널표준시방서 구 분 진동치 2009. 문화재등 조적식(벽돌,석재등) 지하기초와 콘크리트 철근콘크리트 골조 진동예민 벽체와 목재로된 천 구조물 장을 가진 구조물 식건물 소형 건축물 0.3 cm/sec 1.0 cm/sec 2.0 cm/sec 3.0 cm/sec 철근 콘크리트,철근 슬래브를 갖는 조적 및 슬래브를 갖는 중 골조 및 슬래브를 갖 는 고층아파트 이상 의 대형건물 5.0 cm/sec 서울시 지하철 구 분 문화재 등 진동치 0.2 cm/sec 결함 또는 균열이 균열이 있고 결함이 회벽이 없는 공업용 있는 건물 없는 건물 콘크리트 구조물 0.5 cm/sec 1.0 cm/sec 1.0~4.0 cm/sec 3. 발파환경 영향 2. 발파진동 규제기준 지중 매설물 관련 구 분 철재관로, 주철관로 콘크리트구조물 PVC 적용사항 허용진동치 (cm/sec) 상하수도 4.0 비 고 • 한국가스공사 적용규제기준 가스관 오우수관로, 지중구조물 통신 및 전력선 1.0 2.54 • 피해발생기준 200g의 안전성 적용 4.0 • 휨인성으로 인해 진동영향 약함 3. 발파환경 영향 2. 발파진동 규제기준 인체 및 가축 관련 생활진동 기준(소음진동규제법 시간별 대상지역 [단위:dB(V)] 주간(06:00∼22:00) 야간(22:00∼06:00) 65이하 60이하 70이하 65이하 주거지역, 녹지지역, 준도시지역 중 취락지구 및 운동･휴양지구, 자연환경보전지역, 기타 지역안에 소재한 학교‧병원‧공공도서관 기타지역 ∙주. 발파진동의 경우 주간에만 규제기준치에 +10dB(V)을 보정한다. 3. 발파환경 영향 3. 발파소음 규제기준 대 상 지 역 주 거 지 역 , 녹 지 지역 , 관리지역 중 취락지구 및 관광ㆍ휴양개발진흥 지 구 , 자연환경보전지역 , 그 밖의 지역 안에 소재한 학교ㆍ병원ㆍ공 공도서관 생활소음 기준(소음진동규제법 시간별 [단위:dB(A)] 조 석 (05:00-08:00, 18:00-22:00) 주 간 (08:00-18:00) 심 야 (22:00-05:00) 공장ㆍ사업장 50이하 55이하 45이하 공사장 60이하 65이하 50이하 공장ㆍ사업장 60이하 65이하 55이하 공사장 65이하 70이하 50이하 소음원 그 밖 의 지 역 ∙주. 발파소음의 경우 주간에만 규제기준치에 +10dB(A)을 보정한다. 3. 발파환경 영향 4. 시공중 발파진동 소음 규제기준 시공중 발파민원 처리 : 중앙환경분쟁조정 위원회 발파진동 1) 구조물 : 진동기여도 방식에 의한 진동허용치(cm/sec) 산정 (2002.4) • 건축물의 진동피해 및 인과관계 규정하고 • 진동기여도 산정방식으로 진동허용치 산정 및 배상액 산정 진동기여도= (cm/sec) 1) 작용진동수준 (15-건축물상태평가)+작용진동수준 인체 및 가축 : 진동레벨(dB(V))에 의한 진동허용치 기준 적용 (2008.1) • 인체 75dB(V), 가축 57dB(V)≒0.02kine 발파소음 1) 인체 및 가축 : 소음레벨(dB(A))에 의한 소음허용치 기준 적용 (2008.1) • 인체 75dB(A), 가축 60dB(A)) 3. 발파환경 영향 5. 발파진동 관련 논쟁 발파진동 단위 이원화 : 진동레벨 dB(V)와 진동속도 cm/sec(kine) • 국토해양부(시공사), 경찰청 : cm/sec (구조물 기준) • 환경부 : dB(V) (구조물, 인체나 가축) • 중앙환경분쟁조정위원회 : cm/sec (구조물), dB(V) (인체나 가축) 진동레벨과 진동속도 변환식 • dB(V)=20logV+71 (V가 mm/sec일때) : 에지마식, 환경부권고식 논쟁 • 각 기관별 허용치 기준이 다르고 복합적일 때 적용상이로 판정의 어려움 • 발파진동에서 에지마식의 상관성이 낮아 적용 곤란 (허용치 57dB(V)=0.02 cm/sec) 대책 • 인체나 가축에 대해서는 진동레벨(dB(V)) 적용 및 진동레벨측정기로 계측 • 구조물에 대해서는 진동속도(cm/sec) 적용 및 진동속도측정기로 계측 • 진동속도와 진동레벨에 대한 상관관계 현실화 연구를 위한 실험 지속 3. 발파환경 영향 6. 발파소음 관련 논쟁 발파소음치 산정식 - 환경부 • dB(A)=측정소음치(최대값)+10logN : 소음진동환경오염공정시험기준(2008,환경부) 논쟁 • 측정치 적용않고 발파횟수 보정 추가(+10logN)로 허용기준값 상회 - 환경부의 과도하고 엄격한 기준적용으로 도심지 토공발파 곤란 • 측정치도 최대값만 적용 - 생활, 철도, 항공소음 등은 등가소음도나 측정치 상위10개의 산술평균값 적용 • 발파소음만 완화보정값이 없음 - 철도(-32.6)나 항공기(-27)는 완화보정값이 있음 대책 • 측정치 상위 10개의 산술평균 방식으로 완화 요구 • 철도나 항공기의 경우처럼 완화보정값을 적용 요구 ==2011년 이후 협의를 거쳐 수회 발파중 65dB(A) 이상값만 N 횟수에 포함하기로 완화 4. 진동제어발파(터널기준) 1. 터널 각 부분 명칭 2자유면:진동축소 1자유면:진동최대 4. 진동제어발파(터널기준) 2. 터널의 진동속도 발생 양상 1자유면 발파형태인 심발부에서 최대로 발생 이후, 2자유면이 형성되면서 확대공, 측벽부, 천단부, 바닥공 순으로 폭발이 일어나지만 진동은 급격히 줄어듬 터널 발파관리 • 심발공법을 이해하고, 천공간격, 장약량 등을 관리 4. 진동제어발파(터널기준) 3. 심발공법의 종류 대표 심발공법 구 분 경사공 심발공법 평행공 심발공법 V-cut Cylinder-cut 공 법 개요도 공 특 법 징 •막장면의 자유면 형성 위해 먼저 V-hole 을 집중장약 발파하여 자유면을 형성 •무장약공을 자유면으로 이용하는 공법으로 인접 수평장약공을 발파하여 자유면을 형성 적 용 •2m이하 굴진장 • 2 m이상 굴진장 4. 진동제어발파(터널기준) 3. 심발공법의 종류 변형 및 복합 심발공법 (특허공법) 구 분 경사공 평행공 복 합 HTB-cut 선대구경심발 (PLHBM) Supex-cut COPA-cut SAV-cut •Baby V-Hole을 먼 저 발파하고 다음열 V의 중간을 발파면 적확대 •진동저감을 목적으 로 2자유면 효과를 위 해 대 구 경 (Ø362mm) 의 무 장 약공을 선행 천공하 여 자유면 형성 •막 장 면 의 자 유 면 형성 위해 V-cut을 먼저 발파하고 잔류 부분을 수평공으로 추가 발파하여 자유 면 형성 •중앙수평공을 먼저 기폭 인장파괴후 경 사공 발파하여 압축 및 전단파괴 •중앙 수평공의 장 약부를 먼저 기폭하 여 암반을 약화시킨 후 양쪽의 경사 장 약공을 기폭하여 자 유면 형성 굴진효율 증대 진동제어 굴진효율 증대 - 굴진효율 증대 공 법 개요도 공 법 특 징 목 적 4. 진동제어발파(터널기준) 4. 진동제어 방법 지발당장약량의 최소화 비전기뇌관의 Bunch뇌관 , 전기뇌관의 다단식발파기 등을 이용 영역을 구분하여 1공/1지발로 장약량 최소화 심발부분 자유면 확보 선대구경, Cylinder Hole추가, V-cut 빈공추가 등으로 자유면 확보하여 진동축소 굴진장 축소 2차적인 방법으로 발파영향구간에서 굴진장축소 등으로 발파패턴을 조정, 지발당장약량 감소 에 의한 진동축소 기 타 터널천단부에 Line-Drilling으로 빈공추가하여 진동전파 차단 발파대체로 비발파공법인 할암, 팽창, 플라즈마 등의 무진동공법 등 적용 4. 진동제어발파(터널기준) 4. 진동제어 방법 지발당장약량의 최소화 일반발파패턴에 비전기뇌관의 Bunch뇌관 , 전기뇌관의 다단식발파기 등을 이용 단차확대에 따른 영역을 구분하여 1공/1지발로 지발당장약량을 최소화한 영역분할 발파로 진동감소 구 분 영역구분 도구 구 분 비전기뇌관 (Bunch) 일반발파 패 턴 전기뇌관 (다단발파기) 다단발파 패 턴 기본 패턴도 4. 진동제어발파(터널기준) 4. 진동제어 방법 지발당장약량의 최소화 비전기뇌관의 Bunch뇌관 , 전기뇌관의 다단식발파기 등을 이용 영역을 구분하여 1공/1지발로 장약량 최소화 심발부분 자유면 확보 선대구경심발, Cylinder Hole추가, V-cut 빈공추가 등으로 자유면 확보하여 진동축소 굴진장 축소 2차적인 방법으로 발파영향구간에서 굴진장축소 등으로 발파패턴을 조정, 지발당장약량 감소 에 의한 진동축소 기 타 터널천단부에 Line-Drilling으로 빈공추가하여 진동전파 차단 발파대체로 비발파공법인 할암, 팽창, 플라즈마 등의 무진동공법 등 적용 4. 진동제어발파(터널기준) 4. 진동제어 방법 심발부분 자유면 확보 선대구경심발, Cylinder Hole추가, V-cut 빈공추가 등으로 자유면 확보하여 진동축소 선대구경심발 (PLHBM) 4-Hole Cylinder V-cut 빈공추가 가장 효과적인 방법 기존에 기 반영되어 설계 특허공법 등에서 반영 4. 진동제어발파(터널기준) 4. 진동제어 방법 지발당장약량의 최소화 비전기뇌관의 Bunch뇌관 , 전기뇌관의 다단식발파기 등을 이용 영역을 구분하여 1공/1지발로 장약량 최소화 심발부분 자유면 확보 선대구경심발, Cylinder Hole추가, V-cut 빈공추가 등으로 자유면 확보하여 진동축소 굴진장 축소 2차적인 방법으로 발파영향구간에서 굴진장축소 등으로 발파패턴을 조정, 지발당장약량 감소 에 의한 진동축소 기 타 터널천단부에 Line-Drilling으로 빈공추가하여 진동전파 차단 발파대체로 비발파공법인 할암, 팽창, 플라즈마 등의 무진동공법 등 적용 4. 진동제어발파(터널기준) 4. 진동제어 방법 발파 대체 공법 (비발파 특허) GNR 공법 H.R.S 공법 Super wedge 공법 DARDA 공법 할암 (2차파쇄) 할암 (2차파쇄) 할암 (2차파쇄) 할암 (2차파쇄) 4. 진동제어발파(터널기준) 4. 진동제어 방법 발파 대체 공법 (팽창, 파암) 미진동파쇄기 (C.C.R) 팽창성파쇄제 공법 (Calmmite) 발파팽창 (2차파쇄) 팽창 (2차파쇄) 플라즈마 공법 전력충격 금속화합물 팽창 파암 (비발파) 파암 (비발파) 플라즈마는 축전지에 충전된 전기에너지(10kV)를 순간적으로 흘려보내 암반에 삽입된 전극주 위의 전해액을 방전시켜 이 때 발생하는 고온-고에너지의 플라즈마 충격파로 암반을 파괴 4. 진동제어발파(터널기준) 5. 소음제어 방법 터널갱구에 방음문, 방음벽 설치로 소음전달 차단 노천의 경우 발파매트 등으로 소리의 확산을 방지 소리의 전파방향을 변경 4. 진동제어발파(터널기준) 6. 계측관리 토공발파중 인접건물 민원발생시 터널발파중 기존구조물 근접통과시 계측기 설치 • 자동화 진동계측에 의한 실시간 데이터 확보 및 대책수립 • 민원대비 가능 자동화 계측 5. 결 론 발파에 의한 진동이나 소음의 발생은 인접구조물 뿐만 아니라 인체나 동 물 등 모든 주변환경에 영향을 미침 폭약이나 뇌관의 특성을 이해하고 주변환경에 영향을 최소화 하도록 규 제기준을 준수하여 발파설계를 하고 시공을 하여야 함 발파관련 사고의 방지를 위해 ‘발파안전수칙’ 준수 및 낙뢰발생시 발파 작업 중지나 비전기뇌관의 적용 터널발파의 진동은 대부분 심발부에서 발생되므로 효율적인 진동제어 방법으로 심발부 자유면 확보하는 선대구경 심발공법 적용을 추천 감사합니 다. 경기도 안양시 동안구 관양동 창덕에버빌 410호 T : 031-425-7368 M : 017-221-7368 과 학 기 술 부 등 록 제 10 - 20 - 060호 대 표 지질및지반 기술사 화약류관리 기술사 광 해 방 지 기술사 김 신