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1. 비산의 정의

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 비석이라고 한다. 주의할 점은 비석은 발 파와 더불어 비산하는 파기 암석만을 지칭하는 것이다. 따라서 인위적인 발파가 아닌 여타의 사유에 의한 암편의 분산이나 비산물은 비석이 아닌 것으로 간주 한다.

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2. 비산석 발생 메카니즘

발파에 의한 암반의 파괴는 화약류의 발파에 의해 암반내 유기 되는 응력파에 의하며 파괴작용이 폭발생성가스의 압력에 의해 다시 조장되어 달성되는 것이라고 한다. 특히, 자유면 가까이에서의 암반의 파괴에는 응력파가 중요한 역할을 하며 스포링(충격파에 의해 자유면 가 까이의 박리)에 의한 파괴가 탁월하다고 한다. 발파시에 밀봉된 가스 압력의 크기에 따라 암반 중에 균열이 발생하고 응력파의 작용에 의해 생성된 균열 중 으로 가스가 진입함으로서 균열성장을 촉진시켜 전체적인 파괴가 이루어지는 것이라고 생각된다. 따라서, 폭발가스가 보유하는 에너지는 상기와 같은 암반의 파괴작용에 사용되는 것으로 쓰여지며 잔여 에 너지에 의해 파쇄 조각을 날려보내는 것이라고 생각 할 수 있다. 이와 같은 관점에서 보면 파괴 말기에 있어 폭발 생성 가스가 어느 정도의 에너지를 보유하는 가가 중요한 관 심사가 된다. 만약 폭발 생성가스 에너지의 대부분이 순수하게 암반의 파괴에 사용되어진다면 파쇄 조각의 압축작용은 거 의 인정 할 수 없는 것이 되었을 것이다. 다른 관점에서 발파대상의 암반 대부분은 결코 균질상태(Intact Rock)가 아니며 균열이나 점토층 등의 약면 을 반드시 포함하고 있다. 이와 같은 구조적인 약선으로 말미암아 발파시 구조적 약선으로부터 파괴가 진행되고 그로 인하여 강대한 에 너지를 가진 폭발 생성가스가 파쇄 조각과 함께 구조적 약선부를 통하여 돌출하게 되는 것이다. 이와 같은 구조적인 약선을 지닌 암반의 경우 파쇄 조각에는 큰 초속이 주어져 예상 이상의 원거리까지 파쇄 암반이 도달하는 경우가 많다. 또한, 스포링에 의하여 생성된 파쇄 조각이 이와 같은 구조적인 약선부를 통하여 고속 파쇄 조각과의 충돌로 가속되어 보다 멀리까지 날아갈 가능성도 많다. 응력파에 의한 비산의 경우 최대 속도는 3~4m/sec 정도이므로 비석문제는 응력파보다는 가스압에 의한 영 향이 주요한 요소가 된다고 보아도 무방할 것이다. 가스압에 의한 비산속도에 대해 실측한 각종 보고서에 의하면 사용 화약량, 화약의 종류, 발파방법 등의 편차 가 커서 비교할 수 없지만 일반적인 경향을 소개하면 다음과 같이 요약할 수 있다.

📌정상적 발파 조건 : 10~30m/sec

📌비정상적 발파 조건 : 100m/sec ( 이상 가스압의 작용 등)

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3, 비산의 기술적 측면 분류

1) 전체 발파파석의 전방비산

계단식 발파의 경우 첫열 발파는 비산에 있어서 매우 중요하므로 비장약량을 최저 한계로 설계하는 것이 바 람직하다. 첫열의 설계가 과장약일 때 2~3열까지 과장약으로 인한 발파현상을 보이는 경향이 있다. 또한, 첫열의 발파설계가 약장약으로 인한 최소저항선에 균열만 주는 정도일 때 뒷열은 갈수록 상향비산을 발생시 킬 수도 있다.

그러므로 전방비산만을 볼 때 비장약량은 매우 중요하며 균열의 방향도 잘 고려하여 계획하여야 한다. 이때 균열방향을 조정하기가 어려울 시 최저한계에 가까운 약장약으로 한 쌍의 열을 동시에 발파하는 것이 바람직

하며 발파된 암석은 다음 발파의 창력으로 작용을 하여 비산예방에 도움이 된다.

지면보다 훨씬 높이 있는 암석은 파괴 후 미끄러져 내려와 비산이 커질수 있으므로 이와 같은 암석의 계단은 매우 적은 장약량을 필요로 한다.

2) 장약폭발에 의한 비산

대부분의 경우 암석의 비산은 발파면의 첫째열과 공저장약 부분으로부터 일어나는 데 이것은 근본적으로 큰 지름의 구멍을 사용할 때이므로 구멍의 지름이 클수록 비산의 위험도 크다. 공저장약에 의한 비산의 요인으로는 두가지가 있는데 첫째는 천공의 오차이고, 둘째는 암석내의 균열이다. 지름이 큰 구멍과 작은 구멍 사이의 비산위험 차이는 장약공의 단위길이당 장약량에 의한 것이다. 첫째열로부터의 비산은 올바른 발파계획으로 피할 수 있는 데, 첫째열의 신중한 장약과 발파면 전방에 파쇄 암석을 그대로 방치해 두는 방법이다. 천공은 공저 부분의 최소저항선이 적당한지를 잘 검토하여야 한다.

3) 가스압력에 의한 표면에서의 비산

표면에서의 비산은 과장약이나 약장일 때 모두 일어난다. Fixed burden일 때 과장약이면 과대 파괴와 함께 수직방향의 비산이 있고 약장약일 경우 파괴 대상 암석을 해당 장약량으로 파괴시키지 못하면, 발생된 가스 압력이 전색부분으로 팽창을 일으켜 비산이 있을 수 있는 데 이때 표면의 균열이 많으면 더욱 많은 비산 요인

이 될 수 있다.

4) 점화순서 영향에 의한 비산

점화순서의 계획은 비산에 중요한 요인으로서 MS 지발발파가 유리하다. 즉 전단계의 파쇄암석이 다음 열의 발파시에 장벽으로 작용하기 때문이다. 지발시간이 너무 길면 이러한 장벽효과가 없어진다. 한 발파면에서 인접공간의 지발시간은 100ms를 초과 해서는 안된다. 최소저항선이 1m 이하이고 계단의 높이도 작은 경우에는 지발시간이 이 보다 더 짧아야 한 다.

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4. 비산의 원인

1) 과장약에 의한 비산

표준장약량보다 많은 양의 폭약이 장약된 경우에는 폭발 충격파가 암석에 많은 균열을 발생시키고 이어 발생 하는 가스압에 의하여 쉽게 비산이 이루어 진다. 비산의 정도는 과장약중 폭약의 정도에 따라 그 규모가 다르 고 과장약이 이루어진 것은 암석의 경도, 암석의 취성도, 불연속면이 존재, 자유면의 상태와 발달정도, 천공

의 상태에서 기인한다.

2) 약장약에 의한 비산

표준장약량보다 적은 양의 폭약이 장약된 경우에는 폭발 충격파는 해당 암석에 작은 균열 만을 형성시키고 이어 발생된 가스압은 형성된 균열로 팽창을 억제받아 순간적으로 가장 취약한 전색부분으로 팽창하는 결과

를 보여준다. 약장약이 이루어지는 데는 암석의 경도, 천공의 상태가 크게 기인한다.

3) 천공의 부적성(천공오차)에 의한 비산

천공제원에 비하여 천공경이 과대한 경우 장전비중이 크게 됨으로써 비산거리가 증가하고, 천공오차로 장약부의 저항선 길이가 계획보다 작게 되어 부분적으로 과장약이 된 상태로 비석의 원인으로 작용한다.

4) 암반의 상태에 의한 비산

암반내 균열이나 공동이 있고 장약부 부근과 다른 부근과 비교해서 약한제폭발가스의 에너지가 이러한 면으

로 집중 작용하고, 또한 전단(前段)발파가 균열, 공동, 단층 등의 존재에 의해 예상외로 파쇄를 일으키면 발 파조건이 바뀌어 비석의 원인으로 작용한다.

5) 기타요인에 의한 비산

전색, 점화순서의 착오 등도 비석의 원인으로 작용한다.