KR200178824Y1

KR200178824Y1 - 수직공 굴삭장치

Info

Publication number: KR200178824Y1
Application number: KR2019990026298U
Authority: KR
Inventors: 임병구; 이토토모오
Original assignee: 세르바후무스주식회사
Priority date: 1999-11-27
Filing date: 1999-11-27
Publication date: 2000-04-15
Anticipated expiration: 2009-11-27

Abstract

대구경 대심도 수직공을 굴삭하는 장치를 개시한다. 본 고안에 따른 수직공 굴삭장치는, 수직공의 폭방향으로 신축가능한 압착부재를 복수개 구비하고, 각각의 압착부재의 끝에는 압착판이 부착되는 압착지지부; 및 상기 압착지지부의 하단에 회전가능하게 설치되는 굴삭부로서, 프레임과, 후단은 상기 프레임에 설치된 제1 회전축에 축결합되고 선단에는 회전커터가 장착되는 커터장착부재와, 후단이 상기 프레임에 설치된 제2 회전축에 축결합되는 실린더와 선단이 상기 커터장착부재의 측면에 설치된 제3 회전축에 축결합되는 피스톤 로드로 이루어진 유압 또는 공압 실린더를 구비하는 굴삭부를 포함한다.

Description

수직공 굴삭장치 {APPARATUS FOR EXCAVATING VERTICAL HOLE}

본 고안은 수직공 굴삭장치에 관한 것으로서, 특히 대구경 대심도 수직공을 굴삭하는 장치에 관한 것이다.

길이가 긴 터널의 경우, 터널 내부의 환기를 위하여 터널 내부와 터널 위쪽의 지표면을 연통하는 수직환기공이 요구된다. 일반적으로, 이러한 수직환기공의 형성방법에는 발파방식과 천공방식이 있다.

발파방식은, 드릴을 이용하여 터널 위쪽의 지표면으로부터 터널쪽으로 소구경의 관통공을 뚫고, 일정 깊이만큼 발파하여 관통공의 직경을 원하는 직경만큼 넓히고 (발파된 흙 또는 돌 덩어리는 관통공을 통해 터널 쪽으로 방출함), 이와 같은 발파작업을 계속 진행하여 터널 위쪽의 지표면으로부터 터널 쪽으로 대구경의 수직공을 형성하는 방법이다. 그러나, 이러한 발파방식은, 그 깊이가 대략 수백m에 이르는 수직공 내에서 수작업으로 발파작업이 이루어지기 때문에 인명사고가 발생할 위험성이 매우 높으며, 또한 발파된 먹들의 크기가 크기 때문에 소구경의 관통공이 막히게 되는 문제점이 있다.

천공방식은 드릴을 이용하여 터널 위쪽의 지표면으로부터 터널쪽으로 소구경의 관통공을 뚫고, 이어서 드릴의 하단에 리밍비트(reaming bit)를 장착한 후, 드릴을 회전시키면서 리밍비트를 터널 위쪽의 지표면으로 끌어 올려 대구경의 수직공을 형성하는 방식이다. 이 천공방식은 발파방식과는 달리 수직공 내부에서 사람에 의해 작업이 이루어지지 않기 때문에 인명사고가 날 위험성이 없고, 관통공이 막히는 문제점도 없는 반면에, 다수개의 다이아몬드가 부착되어 있는 고가의 리밍비트가 마찰에 의해 마모됨으로써 자주 교체하여야 하므로 공사비용이 증가하는 단점이 있다.

본 고안은 상기 단점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 수직공 내부에서 사람에 의해 작업이 이루어지지 않도록 하여 인명사고가 날 위험성을 없애고, 굴삭되는 흙이나 돌 또는 바위 덩어리의 크기를 줄여 중심공이 막히지 않도록 함과 동시에, 굴삭비용과 굴삭공기를 줄일 수 있는 수직공 굴삭장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 수직공 굴삭장치를 나타내는 개략도이다.

도 2 내지 도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 수직공 굴삭방법을 나타내는 개략도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

102:발진부 104:관통공

106:수직공 110:지지빔

120:압착지지부 124, 128:압착판

125, 129:미끄럼방지판 121, 125:유압 (또는 공압) 실린더

130:굴삭부 132:회전판

140:프레임 141, 151, 161:제1, 제3 및 제2 회전축

143, 163:제1 및 제2 유압 (또는 공압) 실린더

153:커터장착부재 157:커터

170:굴삭된 흙, 돌 또는 바위 조각(이하 먹(muck)이라 함)

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 수직공 굴삭장치는, 수직공의 폭방향으로 신축가능한 압착부재를 복수개 구비하고, 각각의 압착부재의 끝에는 압착판이 부착되는 압착지지부; 및 상기 압착지지부의 하단에 회전가능하게 설치되는 굴삭부로서, 프레임과, 후단은 상기 프레임에 설치된 제1 회전축에 축결합되고 선단에는 회전커터가 장착되는 커터장착부재와, 후단이 상기 프레임에 설치된 제2 회전축에 축결합되는 실린더와 선단이 상기 커터장착부재의 측면에 설치된 제3 회전축에 축결합되는 피스톤 로드를 구비하는 유압 또는 공압 실린더를 포함하는 굴삭부를 구비하며, 여기에서 상기 제1 회전축과 제2 회전축 및 제3 회전축은 상기 수직공의 길이방향에 수직하게 동일방향으로 배치된다.

커터장착부재와 압착부재는 유압 또는 공압 실린더이며, 굴삭부는 상기 프레임에 고정되는 실린더와 선단이 상기 제1 회전축에 축결합되는 피스톤 로드로 이루어진 유압 또는 공압 실린더를 더 구비한다.

압착판이 수직공의 측벽에 확실히 압착되도록 압착판에는 미끄럼방지판이 부착될 수 있고, 본 고안의 수직공 굴삭장치를 용이하게 상하로 이동시키기 위하여 압착지지부는 지표면에 설치된 지지빔에 상하로 이동할 수 있도록 지지된다.

이와 같은 본 고안의 수직공 굴삭장치에 의하면, 수직공 내부에서 사람에 의해 작업이 이루어지지 않기 때문에 인명사고가 날 위험성이 없고, 회전커터로 굴삭되는 흙이나 돌 또는 바위 덩어리의 크기를 중심공의 직경보다 상당히 작게 하여 중심공이 막히지 않으며, 장치의 구성이 간단하고 특히 고가의 장치가 필요없기 때문에 굴삭비용을 줄일 수 있고, 또한 공사기간이 줄어드는 장점이 있다.

이하 첨부도면을 참조하여, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 터널의 수직공 굴삭장치 및 굴삭방법을 상세히 설명한다. 이하의 설명에서, 상부, 하부, 상단, 하단, 좌, 우 등의 방향을 지시하는 용어를 사용하여 부재들의 위치를 나타내고 있으나 이는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐이고 본 고안을 제한하고자 하는 것이 아님을 밝혀둔다.

도 1을 참조하면, 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 수직공 굴삭장치는 발진부(102)의 측벽에 압착고정되는 압착지지부(120) 및 압착지지부(120)의 하단에 회전가능하게 설치되어 지반을 굴삭하는 굴삭부(130)를 구비하며, 압착지지부(120)는 지표면에 고정되는 지지빔(110)에 상하로 이동할 수 있도록 지지되어 있다.

압착지지부(120)에는 수직공(106)의 폭방향으로 신축가능한 압착부재(121, 125), 예컨대 실린더(122; 126)와 피스톤 로드(123; 127)로 이루어진 유압 또는 공압 실린더가 복수개 설치되어 있다. 도 1에는 서로 마주보는 두 개의 압착부재(121, 125)만이 도시되어 있으나, 압착지지부(120)가 발진부(102)의 측벽에 확실히 고정되도록 다수개의 압착부재가 설치될 수 있다. 각 압착부재(121, 125)의 끝에는 압착판(124, 128)이 부착되어 있으며, 압착지지부(120)가 발진부(102)의 측벽에 더 확실히 고정되도록 우레탄이나 철판 등의 재질로 된 미끄럼방지판(125, 129)이 압착판(124, 128)에 부착될 수도 있다. 그 기능보강을 위하여, 미끄럼방지판(125, 129)에는 운동화 바닥면의 형상과 같은 돌출부(미도시)가 형성되거나 또는 뾰족한 스파이크들이 형성되는 것이 바람직하다.

굴삭부(130)는 압착지지부(120)의 하단에 회전가능하게 설치되는데, 프레임(140)과 제1 공압(또는 유압) 실린더(143)와 커터장착부재(153)와 제2 공압(또는 유압) 실린더(163)를 구비한다. 굴삭부(130)의 회전을 위하여, 압착지지부(120)에 설치된 예컨대 모터와 같은 회전구동수단(미도시)의 구동축(134)에 굴삭부(130)가 연결된다. 다르게는, 회전구동수단의 구동축에 회전판(132)이 결합되고 회전판의 하단에 굴삭부(130)가 설치될 수도 있다.

커터장착부재(150)는 그 후단이 수직공(106)의 길이방향에 수직하게 프레임에 설치된 제1 회전축(141)에 축결합되고, 선단에는 회전커터(157)가 장착된다. 회전커터(157)는 도 1에 도시된 바와 같이 무구동방식으로 커터장착부재(153)의 선단에 축결합될 수도 있고, 자체로 회전구동수단(미도시)을 구비할 수도 있다. 회전 커터(157)의 표면에는 예컨대 텅스텐 카바이트와 같은 초경량 금속 등의 재질로 된 뾰족한 돌출부들이 다수개 설치되어 수직공을 굴삭하게 된다. 커터장착부재(153)는 하나의 로드일수도 있지만, 실린더(152)와 피스톤로드(154)를 구비한 유압 또는 공압 실린더로 구성하여 그 길이를 조정할 수 있도록 하여도 좋다.

제1 공압 (또는 유압) 실린더(143)는 실린더(142) 후단이 프레임(140)에 고정되고 피스톤 로드(144) 선단이 제1 회전축(141)에 축결합된다. 마찬가지로, 제2 공압 (또는 유압) 실린더(163)는 실린더(162) 후단이 프레임(140)에 고정된 제2 회전축(161)에 축결합되고 피스톤 로드(164) 선단이 제3 회전축(151)에 축결합된다. 제1, 제2 및 제3 회전축(141, 151, 161)은 모두 수직공(106)의 길이방향에 수직하게 동일한 방향으로 프레임에 설치된다. 따라서, 커터장착부재(153)의 선단에 결합된 회전커터(157)는 제1 실린더(143)와 제2 실린더(163)가 작동됨에 따라 수직공(106)의 폭방향으로 움직이면서 굴삭하게 되며, 굴삭된 흙 또는 돌 덩어리 들은 중심공(104)을 통해 배출된다.

이와 같은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 수직공 굴삭장치는 지표면에 설치된 지지빔(110)에 의해 지지된다. 도 1에는 지지방식의 예로서, 풀리(114, 115, 117, 118)와 벨트 또는 체인(116, 119)에 의해 수직공 굴삭장치가 지지빔(110)에 지지되어 있는 것이 도시되어 있다. 지지빔(110)은 지표면에 고정되는 수직빔들(111, 112) 위에 수평빔(113)이 설치되는 방식이거나, 또는 크레인을 사용하는 방식일 수도 있으며, 수직공 굴삭장치를 지지하는 방식이라면 어떤 것이라도 좋다. 도 1에서 참조번호 170은 굴삭되는 먹들을 나타낸다.

이하, 도 2 내지 도 3을 참조하면서 본 고안의 수직공 굴삭장치를 사용하여 수직공을 굴삭하는 방법을 설명한다.

먼저 터널(미도시) 위쪽의 지표면으로부터 터널쪽으로 (즉, 도면에서 아래쪽으로) 통상의 드릴이나 보링기계를 이용하여 소구경의 중심공(104)을 뚫은 후, 포크레인 등으로 지표토와 연약토를 굴삭하여 본 고안의 수직공 굴삭장치가 설치될 수 있도록 발진부(102)를 형성한다.

이어서, 수직공(106;도 2에서 점선으로 표시됨)이 형성될 지표면의 소정위치에 지지빔(110)을 설치하는데, 이 지지빔(110)은 수직빔(111, 112)을 설치하고 이 수직빔(111, 112) 위에 수평빔(113)을 설치하는 방식으로 하거나 또는 단순히 크레인을 설치하는 방식으로 하여도 좋다. 그리고, 본 고안의 수직공 굴삭장치가 상하로 이동가능하게 지지빔(110)에 의해 지지되도록, 지표면에 설치된 지지빔(110)의 풀리(114, 117)와 수직공 굴삭장치의 압착지지부(120) 상단에 설치된 풀리(115, 118)에 벨트 또는 체인(116, 119)을 걸어맞춘다. 계속하여, 지지빔(110)에 상하로 이동가능하게 지지된 본 고안의 굴삭장치를 발진부(102)로 하강시키고, 압착지지부(120)의 압착부재들(121, 125), 즉 유압 또는 공압 실린더들을 작동시켜 피스톤로드(123, 126)의 끝에 부착된 압착판들(124, 128)이 발진부(102)의 측벽에 압착되도록 한다. 이렇게 하면, 압착지지부(120)는 발진부(102)의 측벽에 압착고정되는데, 미끄럼방지판(125, 129)에 의해 압착판(124, 128)이 발진부(102)의 측벽으로부터 미끄러지지 않게 된다. 따라서 압착지지부(120)와 압착지지부(120)의 하단에 설치되는 굴삭부(130)로 구성된 본 고안의 굴삭장치는 발진부(102)의 측벽에 단단히 고정된다.

이와 같이, 압착지지부(120)가 발진부(102)의 측벽에 압착고정된 상태에서, 굴삭부(130)의 제1 및 제2 유압 (또는 공압) 실린더들(143, 163)을 작동시키면, 회전커터(157)는 굴삭될 수직공(106)의 폭방향을 따라 움직이면서 굴삭하게 된다. 이 때, 회전커터(157)에 의해 잘게 부수어지면서 굴삭된 먹들(170)은 중심공(104)으로 배출되는데, 그 크기가 중심공(104)의 직경보다는 상당히 작기 때문에 중심공(104)을 통해 배출되는데 문제없다. 이어서, 굴삭부(130)를 소정각도 회전시킨 후 상기 굴삭작업을 계속 진행하고, 이러한 굴삭부(130)의 회전 및 굴삭작업을 굴삭될 수직공(106)의 폭방향에 평행한 굴삭면 전체에 걸쳐 진행한다. 이렇게 하면, 발진부(102)가 굴삭된 깊이만큼 깊어진다.

그리고, 실린더(121, 125)를 작동하여 발진부(102)의 측벽에 압착고정된 상기 압착지지부(120)의 압착판(124, 128)을 개방시키고, 지지빔(110)의 풀리(114, 117)를 조작하여 굴삭장치를 하강시킨 후, 다시 압착지지부(120)의 압착판(124, 128)을 굴삭에 의해 깊이가 깊어진 발진부(102)의 측벽에 압착고정시킨다. 상술한 바와 마찬가지로, 이와 같이 압착지지부(120)가 발진부(102)의 측벽에 압착고정된 상태에서, 굴삭부(130)의 굴삭작업을 진행한다.

이러한 작업(즉, 압착지지부의 압착고정 →굴삭부의 굴삭 →압착지지부의 개방)을 원하는 깊이가 될 때까지 계속 진행하게 되면 대심도 대직경의 수직공(106)이 형성된다. 한편, 커터장착부재(153)를 유압 또는 공압 실린더로 구성하여, 하나의 굴삭면에 대한 굴삭작업이 완료되면 피스톤로드(154)를 신장시켜 상기 굴삭작업을 계속하고 피스톤로드(154)가 최대로 신장될 때까지 이를 반복하게 되면 압착지지부(120)의 개방 및 압착 동작의 횟수가 줄어들게 되어 편리하다.

이상의 설명에서, 본 고안은 특정한 예시적 실시예를 중심으로 설명되었다. 그러나 첨부된 청구범위 또는 이와 균등범위 내에서 당업자에 의해 각종 변형예 및 수정예가 행해질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 한정적인 의미보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안의 수직공 굴삭장치 및 방법에 의하면, 수직공 내부에서 사람에 의해 작업이 이루어지지 않기 때문에 인명사고가 날 위험성이 없고, 회전커터에 의해 굴삭되는 먹들의 크기가 중심공의 직경보다 상당히 작기 때문에 중심공이 막히지 않으며 그리고 중심공 하단에 쌓이는 먹들을 작업장 밖으로 반출할 때에도 쌓여있는 먹들이 쏟아져 내릴 위험성이 적고, 장치의 구성이 간단하고 특히 고가의 장치가 필요없기 때문에 굴삭비용을 줄일 수 있으며, 또한 공사기간이 줄어드는 장점이 있다.

Claims

수직공의 폭방향으로 신축가능한 압착부재를 복수개 구비하고, 각각의 압착부재의 끝에는 압착판이 부착되는 압착지지부; 및

상기 압착지지부의 하단에 회전가능하게 설치되는 굴삭부로서, 프레임과, 후단은 상기 프레임에 설치된 제1 회전축에 축결합되고 선단에는 회전커터가 장착되는 커터장착부재와, 후단이 상기 프레임에 설치된 제2 회전축에 축결합되는 실린더와 선단이 상기 커터장착부재의 측면에 설치된 제3 회전축에 축결합되는 피스톤 로드를 구비하는 유압 또는 공압 실린더를 포함하고, 상기 제1 회전축과 제2 회전축 및 제3 회전축은 상기 수직공의 길이방향에 수직하게 동일방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 수직공 굴삭장치.
제1항에 있어서, 상기 커터장착부재와 상기 압착부재는 유압 또는 공압 실린더인 것을 특징으로 하는 수직공 굴삭장치.
제1항에 있어서, 상기 굴삭부는 상기 프레임에 고정되는 실린더와 선단이 상기 제1 회전축에 축결합되는 피스톤 로드로 이루어진 유압 또는 공압 실린더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수직공 굴삭장치.
제1항에 있어서, 상기 압착판에는 미끄럼방지판이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 수직공 굴삭장치.
제1항 내지 제4항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 압착지지부는 지표면에 설치된 지지빔에 상하로 이동할 수 있도록 지지되는 것을 특징으로 하는 수직공 굴삭장치.