1. 발파 진동 경감대책
폭약이 장약공 내에서 폭발하면 강력한 폭핑충격과 함께 에너지가 주위의 암반에 전달된다. 이러한 충격과 에너지는 여러 형태의 암반의 파괴를 일으키게 되며, 발파에 의한 에너지의 5 ~ 20%는 탄성파의 형태로 암 반중에 전파되어 지반의 진동을 발생시키게 되는 데 이를 발파진동이라 한다. 발파진동의 전파 특성을 결정하는 조건은 크게 조절 가능한 인자와 조절이 불가능한 인자로 구분되며, 발파 진동의 영향을 최소한으로 낮춘다는 것은 조절 가능한 '발파조건'의 인자들을 잘 파악하여 이를 적극적으로 활용하는 것이 라고 말할 수 있다. 발파진동에 영향을 미치는 여러 개의 인자 중에서 장약량과 폭원으로부터 대상지역까지의 거리가 가장 중요한 영향 인자로 꼽을 수 있다. 따라서 발파진동을 제어하기 위해서는 발파지역 주변의 구조물의 현황과 상태, 그리고 인체에 미치는 감응정도 등을 파악하여 피해가 발생하지 않는 진동허용 기준치를 설정한 다음, 거리에 따라 지발당 장약량에 대한 규제를 두는 것이 가장 합리적이다.
1)발파 진동에 영향을 주는 요소
(1) 지질조건 (암의 종류, 암의 물리적, 구조적 특성)
(2) 벤치의 높이
(3) 자유면의 수
(4) 구조물을 향한 자유면의 각도
(5) 최소저항선 및 공간격
(6) Sub-drilling
(7) 전색물의 종류 및 전색장
(8) 한열에 천공된 공수 및 열 (Row)의 개수
(9) 화약의 종류에 따른 특성 - 화약의 에너지 및 실제 작용하는 에너지 - 기폭약의 조성 및 종류 - 전폭약의 조성 및 종류
(10) 지발당 장약량
(11) 천공내의 장약의 단수(Number of Decks)
(12) 장전의 기하형태 (장전밀도)
(13) 장약의 길이
(14) 기폭방법 (정기폭, 역기폭) 및 기폭시차의 정확성
(15) 열 ~ 열간의 지발시간
(16) 동일공내의 지발시간
(17) 폭원과 측정간의 거리 (구조물과의 거리)
2) 발파진동 경감대책
(1) 발파원으로부터 진동을 억제하는 방법
가. 장약량의 제한
발파진동에 있어서 지발당장약량은 가장 중요한 변수이다. 지발당장약량을 감소시키기 위해서는 터널발파 의 경우에 먼저 LP뇌관을 사용하여 제발약량을 감소시키고 더 진동을 감소시킬 필요가 있을 때는 한 발파당 굴진장을 감소시키거나 단면을 분할해서 발파하는 것이 효과적이다. 또한 최소저항선과 공간격을 축소시킴 으로서 장약량을 감소시킬 수 있으며, 약경을 천공지름에 비해 작게하여 디커플링 효과를 이용하는 것도 유 용한 방법이다. 터널발파에서는 심빼기 발파에서 일어나는 진동이 크므로 MS뇌관을 사용하여 진동의 상호 간섭을 이용하여 경감시키거나, 이중 심빼기를 하는 방법이 있다. 벤치발파의 경우에는 벤치높이를 감소해 야 한다.
나. 점화 방법의 분활
발파를 몇 개의 구역으로 분할하여 별도로 점화하는 방법과 LP지발뇌관을 사용하는 방법이 있다. 그러나 지 발시간이 너무 짧은 경우에는 발파진동의 경감효과가 감소하므로 유의해야 한다. 다. 저폭속폭약의 사용 발파진동은 폭약에너지의 충격파에 의한 동적파괴의 경우에 더욱 커지게 되므로 발파진동을 경감시키기 위 해서는 동적 파괴효과의 비율이 적은 폭약, 즉 저폭속폭약을 사용하는 것이 효과적이다. 라. MS뇌관의 사용 지발당장약량을 다시 MS뇌관을 사용하여 점화하면 제발발파에 비하여 진동의 상호 간섭에 의하여 진동을 경감시키고, 발파효과는 제발발파와 같은 효과를 거둘수 있다. 벤치발파에 주로 이용된다. (2) 전파하는 진동을 차단하는 방법
가. 적당한 발파설계를 하여야 한다. 자유면이 많으면 진동은 흡수되므로 내부에서 발생한 압축파가 인접한 보어홀(Bore Hole)에 의해 감소 될수 있도록 설계를 하여야 한다. 또한 지연시간을 조절하는 방법이 필요한데 주로 DS뇌관을 이용한 단발발파 를 하여야 한다. MS 뇌관을 사용하는 것이 효과적이라고 주장하는 사람도 있으나 너무 지연시간이 짧은 MS뇌관은 별로 효 과가 없다고 하며, 미국에서는 MS뇌관의 시차가 8ms(milli-second)이내의 것은 동일 단발로 간주하여 단 발의 개념은 8ms이상으로 규정짓고 있다.
나. 적당한 비장약(Specific charge)을 사용하여야 한다.
과도한 비장약은 발파진동과 폭풍을 증가시키고 지나친 파쇄와 암석의 비산을 유발시킨다. 반대로 과소한 비장약은 자유면에서 반사되는 충격파의 효과를 감소시켜 발파효과를 감소시키고 발파진동을 증가시키는 경향이 있다.
다. 계단발파에서 공간격 (Spacing) 대 최소저항선 (Burden)의 비는 같게 하거나 가능하면 1보다 크게 한다. 그러나 연약한 암반에서는 그 비율을 1보다 작게 해서 사용한다.
라. 터널발파에서 가능한 외곽공의 간격을 좁게 하여 천공을 하며 방진공의 천공을 한다. 방진공은 발파공의 깊이 보다 최소한 1.5배 정도를 실시할 경우 효과적이라고 보고되어 있다.
마. 폭원과 대상 지역 사이에 인공적으로 라인드릴링 (Line Drilling) 등의 방진공이나 방진구를 설치하면 그 부분에서 많은 진동이 반사되고 통과하는 부분은 작아져 진동이 감소하는 효과가 발생한다. 오픈 트렌치 (Open Trench), 채움재 방진구(Infilled Trench), 쉬트 파일 방진구 (Sheet Pile Walls), 주열상 파일 방진구(Rows of Pile), 사각 방진구 (Rectangular Wave Barrier) 등에 의한 방진공법을 적용하기도 한다.
2. 발파소음 경감대책
발파풍압(소음)은 발파진동과 함께 발파작업시 발생하는 주요한 재해중의 하나이며, 주로 폭약의 폭발에너 지가 파쇄되는 암괴를 통하여 대기중으로 방출되는 공중충격파(압축파)에 기인한다. 소음은 가청주파수 (20 ~ 20,000Hz) 범위내의 음압으로 듣기 싫은 소리를 총칭하고 풍압(Air blast)은 발파 에 의해 생성되는 공기압력파로 이때의 진폭은 입자속도 대신 공기압이다. 폭풍압은 그 자체로나 또는 지반진동과 함께 결합하여 구조물에 2차 운동을 일으켜 벽에 균열이 가게 할 수
있다.
발파풍압의 경감대책은 발파진동의 경감대책과 유사한 점이 많다. 둘 다 전파의 매질만 다를 뿐, 파동의 형태 라는 것에는 차이가 없기 때문이다. 다만 발파풍압의 경우 바람이나 온도의 영향을 많이 받기 때문에 이러한 점을 고려해야 한다.
(1) 각각의 발파공으로부터 발생되는 풍압이 중첩되어 강화되는 것을 피하기 위하여 연속되는 발파의 시간 간격을 다음과 같이 하여야 한다.
T≥2 (S/V) | T:Time between hole detonation(sec)
S: Spacing between holes(in)
V : 온도에 따른 음파속도(m/sec)
(2) 벤치높이를 줄이거나 천공지름을 작게하는 등의 방법을 통해 지발당 장약량을 감소시켜, 최소한의 필요 화약량을 사용한다.(지발당 장약량)
(3) 온도나 바람 등의 기후조건이 인근 구조물에 발파풍압의 집중을 초래할 가능성이 있는 장소에서는 발파 를 연기하거나 피해야 한다.
(4) 기폭방법에서는 정기폭보다는 역기폭을 사용한다.(공저기폭에 의해 전색부분에서의 가스분출이 감소한 다.)
(5) 방음벽을 설치함으로서 소리의 전파를 차단한다.
(6) 불량한 암질, 풍화암 등 폭발가스가 새어 발파풍압이 되는 원인에 주의하고 전색효과가 좋은 전색물을 사용하며, 완전전색이 이루어지도록 한다. (암분보다는 4~9mm의 입도 쇄석쪽이 보다 훌륭한 전색효과를가져온다)
(7) 주택가에서의 소할발파에 붙이기발파를 하지말것과 짧은 천공발파를 하는 경우 모래주머니 등으로 덮는 다. 그리고 도폭선 사용을 피한다.
(8) 불량한 암질부분, 여굴부분, 토층부근에서는 가스의 분출에 유의. (전기기폭이 허용되지 않을 경우에는 비전기식기폭을 사용하고 부득이 도폭선의 사용시 최저 60cm이상의
모래를 피복하여 흡수체를 만든다.)
(9) 계획된 발파패턴을 유지하기위해 천공의 정밀도를 높인다. (하중이 너무 무거울 경우 구멍의 collar에서가스분출의 경향이 있다.)
(10) 발파규모를 적게하면 폭풍압이 감소하는 경향이 있다.
(11) 벤치발파에서는 가능하면 자유면의 방향이 보안물건으로 향하지 않게 한다.
(12) 균열이나 틈새에 과장약할 위험을 최소한으로 하기위해 폭약높이의 상승을 체크한다.
(13) 저항선이 너무 짧지 않게 한다.
(14) 발파시 방호매트를 덮으면 비석을 억제하고 폭풍을 약화시킨다.
(15) 바람의 속도와 방향은 폭풍강도에 큰 영향을 미치므로 가능하면 문제가 있는 방향으로 바람이 불고 있
는 경우에는 발파를 극력 피한다.
(16) 온도역전이 일어나기 쉬운 조조 또는 오후 늦게나 밤에는 발파를 피한다. | (17) 주변의 소음레벨이 가장 클 때, 주변의 주민이 바쁠 때, 주변의 주민이발파가 있다고 생각할때에 발파를 하도록 한다.
(18) 각 발파직전에 경보를 한다.
(19) 주민과의 관계를 좋게 유지한다.
(20) 터널발파에서는 폭원에서의 직접적인 제어는 발파효과를 충분히 유지하면서 발파풍압을 저감할 수 있도록 하는 것이 중요하며, 방음벽 또는 방음문을 통한 발파풍압의 전파를 차단하는 방법이 가장 효과적이다. 방음벽에 의한 소음의 차단효과는 통상 5~15dB(A)정도로 방음벽의 크기, 재질, 위치, 주변환경조건 등에 따라 달라지며 일반적으로 저주파음이 고주파음보다 차음 효과가 떨어지는 것으로 알려져 있으며, 보안물건에서 폭원이 멀어질수록 소음의 거리감쇠 및 방음시설의 차음효과에 의해 발파풍압의 영향은 점차 줄어들게된다.
3. 발파비산석 경감대책
암석의 발파에 있어서 암석이 파괴되어 원위치의 일정거리 부근에 산란하게 되는 것은 발파의 본래의 목적이 다. 그런데 때에 따라 파괴 암석이 일부가 예상 밖의 방향으로 날아간다든지 파쇄암이 주체부에서 멀리 떨어 져 비산하게 되는 경우가 있다. 이때 이렇게 날아가는 현상을 비산현상이라 하고, 비산 파편암석을 비석이라 고 한다. 주의할 점은 비석은 발파와 더불어 비산하는 파기 암석만을 지칭하는 것이다. 따라서 인위적인 발파 가 아닌 여타의 사유에 의한 암편의 분산이나 비산물은 비석이 아닌 것으로 간주 한다. 발파로 인한 비산석 경감대책으로는 비산의 원인이 되는 요소들을 제거하는 것이 가장 근본적이다. 따라서, 비산의 원인이 되는 여러 요소들을 고려하여 대책을 수립하여야한다.
(1) 저항선, 천공방향(공입구방향)을 보안물건 방향 쪽으로 취하지 않는다.
(2) 과장약을 피하고 약간 약장약으로 한다.
(3) 전색물은 충분히 하고 공발이 되지 않도록 한다.
(4) 천공오차를 최소화 한다.
(5) 천공의 거칠음에 의해 소정 위치에 장약을 못하는 것이 없도록 충분히 공청소를 한다.
(6) 전폭약의 컷오프가 발생하지 않도록 천공배치 및 전폭약의 위치에 주의한다.
(7) 방호매트를 반드시 사용하여 넓게 충분히 덮어야 하며, 간격이 긴 단발발파를 하면 초기 발파로 커버가 날아가서 후단에서의 비석이 나오는 경우가 있으므로 MS발파 한다.
(8) 암반의 균열이 많거나 벤치높이가 높을수록 비산의 위험이 커질 수 있으므로 약장약을 한다. 즉, 천공지 름을 작게 하거나 최소저항선을 짧게 하지 않는다.
(9) MS 지발발파의 경우 앞단(前段)의 파쇄 암석이 다음 열의 발파시에 장벽으로 작용할 수 있으므로 비산 을 감소시킬 수 있다. 그러나 지발시간이 너무 길면 이러한 장벽 효과가 저하 되므로 지발시간은 100ms를 초과해서는 안된다.
(10) 벤치 발파에서 공저 부분의 비산을 막기 위해서는 이전 발파의 파쇄암석을 그대로 둔다.
(11) 지하에 공동(空洞, 빈공간)이 있는 경우를 대비해 폭약을 장전할 때 필요이상 많이 들어간다고 생각되 면 즉각 장전을 중단하고 그 발파공은 발파하지 않는다.
