발파공사 / 폭파작업

발파공사 / 폭파작업 

CODE No. KISA-A03-002

 천공이 끝나면 구멍에 화약을 넣고 발파를 하게 되는데 터널의 폭파에는 다이너마이트가 주로사용된다. 다이너마이트에는 혼합다이너마이트, 교질다이너마이트 및 분상다이너마이트가 있다.  주로 사용되고 있는 것은 교질다이너마이트이나 ANFO폭약, 함수폭약도 있다.

1. 장 약

 가. 정기폭법

  천공완료 후 압축공기 등을 이용하여 공내의 청소를 하고 약포를 1개씩 입봉으로 밀어 넣는다.  약포간에 암분(岩粉)등 이물이 들어가지 않도록 하는 것이 중요하다.

 나. 역기폭법

  역기폭법은 정기폭법과는 거꾸로 먼저 친대를 장전하는 방법으로 일반적으로는 좋지 않다. 특히 안료폭약을 장전기를 써서 장전하는 경우에 장전기에 의한 위험성이 있어 절대로 해서는 안된다.

 다. 장약장

  장전하는 장약장은 천공길이의 60∼70% 정도로 하는 것이 적당하며 작업시 유의사항은 다음과 같다.

  (1) 장전작업중이나 장전되어 있는 작업장에는 작업에 필요치 않는 장전장비 또는 사람이 없어야 한다.

  (2) 장전구멍을 메우는 작업은 목재 막대기나 허가된 장전용 공구로 실시하여야 한다.

  (3) 뇌관을 틀어막아서는 안된다.

  (4) 탄약통은 균등하고 일정한 압력으로 장전되어야 한다.

  (5) 장전된 구멍이나 충약은 점화전에 점검하여 위치를 명확히 파악하여야 한다.

  (6) 한번 폭파되었던 구멍에 다시 장전을 할 때는 그 구멍이 완전히 냉각되었다는 것을 확인할 때까지 실시하여서는 안된다.

  (7) 탄약통은 1회 발파에 필요한 수량만을 장약하여야 한다.

  (8) 뇌관은 다이너마이트 장전 목적으로 뚫은 구멍에만 삽입하여야 한다. 구멍은 비금속제의 펀치로만 뚫어야 한다.

  (9) 발파로 인한 암석이나 부스러기의 비산으로 부상이나 손실을 초래할 곳에서는 모든 폭약을 점화시키기 전에 발파매트나 커버로 덮어야 한다.

  (10) 매트를 사용하는 곳에서는 전기발파 회로선을 보호하기 위하여 조심하여야 한다.

  (11) 도화선은 잔여 폭약을 장전하기 전에 공급선에서 절단하여야 한다.

  (12) 장전시킨 구멍은 비가연성물질로 구멍 윗부분까지 막아야 한다.

  (13) 발파지역에 있는 폭발물, 발파제 또는 장전된 구멍은 방치하여서는 안된다.

  (14) 장전시킨 구멍 인근에서 시굴작업을 하여서는 안되며, 특히 구멍을 폭발시키기 위하여 플래시 라이트 배터리를 사용해서는 안된다.

  (15) 다음 차례에 발파시킬 구멍외에 다른 구멍에 충전시켜서는 안된다. 충전 후 모든 잔여 폭발물과 뇌관은 승인된 탄약고에 즉시 반납하여야 한다.

  (16) 도화선은 장전중 또는 그 후에 파손이나 절단을 방지하기 위하여 조심스럽게 취급하고 사용하여야 한다.

  (17) 도화선의 연결은 허가되고 추천된 방법에 따라야 하며 요구에 맞고 정확해야 한다. Knot형 또는 다른 종류의 도화선 연결은 폭약심이 건조한 도화선에만 연결해야 한다.

  (18) 모든 도화선의 본선과 지선은 100p이상 되거나 꼬이거나 해서 접근하는 폭파선의 방향으로 향하게 되어서는 안된다.

  (19) 모든 도화선은 점화시키기 전에 검사하여야 한다.

  (20) 1/100초 지연식 도화선이나 짧은 간격의 지연식 전기발파뇌관을 도화선과 함께 사용할 때는 제조자의 시방을 정확하게 따라야 한다.

  (21) 발파뇌관이나 전기발파뇌관을 도화선에 연결시킬 때는 뇌관을 도화선 끝이나 측면에 테이프로 붙이거나 다른 방법으로 단단히 부착시켜야 한다.

  (22) 발파준비를 위한 신관은 발파준비가 완료될 때까지 장전지역에 진입하거나 도화선에 부착시켜서는 안된다.

2. 발파기구

 발파작업을 행하기 위해서는 발파기, 회로저항측정기, 누설전류측정기, 발파기능력시험기, 발파모선, 발파보조모선, 폭약, 전기뇌관, 화약운반용 케이스, 입봉비닐테이프, 경보용 사이렌 등이 필요하다.

 가. 발파기

  일반적으로 콘덴서에 충전한 전기에너지를 극히 짧은 시간에 방출하여 점화 효과를 얻도록 한 콘덴서식 발파기가 사용되고 있다.

 나. 회로저항측정기

  전기뇌관과 발파회로의 도통을 전기저항으로 측정하는 계기로서 전기뇌관에 직접 전류를 흘리기 위해 전류가 10mA이하가 되도록 제작되어 있다.

 다. 누설전류측정기

  발파작업을 하는 현장에 누설전류가 발생하고 있으면 전기뇌관에 점화할 우려가 있기 때문에 이것을 측정하는 계기이다.

 라. 발파기능력시험기

  발파기의 능력을 전기적으로 시험하고 정해진 출력이 나오는가를 확인하기 위한 시험기이다.

 마. 발파모선 및 발파보조모선

  발파모선은 발파기에서 전기뇌관에 이르는 사이의 전선으로 모선은 수회 사용하기 때문에 어느 정도의 강도가 필요하고 전기 절연성이 좋은 것을 사용한다. 발파보조모선은 전기뇌관과 발파모선의 중간을 연결하는 전선으로 모선이 매회 파선되지 않도록 하기 위해 사용하는 것으로 비닐전선을 사용한다.

3. 화약류의 선정과 발파의 방법

 화약류의 선정에 관해서는 파쇄효과, 안전성, 내수성 등이 현지의 사용목적에 맞게 하지만 경우에 따라서는 현지에서 시험발파 등에 의한 효과의 확인이 행해지는 일도 있다. 발파의 방법에는 MS 또는 DS뇌관에 의한 단발 발파가 통상 쓰여지지만 일반적으로 발파효과, 파쇄도, 파편의 비산거리와 방향, 진동, 소음 등을 고려하여 선정한다.

4. 결 선

 가. 발파모선

  발파모선의 점화 위치는 굴착부분에서 충분히 안전한 거리를 두어 안전확보에 노력한다.

 나. 누설전류의 측정

  결선전에 누설전류의 유무를 조사하고 누설전류가 확인된 경우에는 즉시 작업을 중지하고 담당책임자 에게 연락하여 적절한 조치를 한 뒤 작업을 재개한다.

 다. 그 외

  (1) 모선은 약간 여유를 주어 결선에 무리가 생기지 않도록 하고 발파에 의한 파손이 없도록 10m 정도 굴착부분에서 떨어진 보조모선에 중계한다.

  (2) 모선의 선단은 점화측을 나사에 맞춰 단락짓고 굴착부분측에 접촉하지 않도록 한다.

 라. 각선 상호간의 결선

  일반적으로 터널공사에서는 직렬 연결방식을 사용하고 있다. 결선부는 심선이기 때문에 지반에 접촉하지 않도록 들어 올리고 용수 등이 있는 경우는 테이핑을 해서 결선을 충분히 한다.

 마. 각선과 보조모선의 결선

  각선과 보조모선의 결선은 각선 상호간의 경우와 같지만 모선과 접촉하는 방법은 절연테이프를 감고 꼬이지 않도록 할 필요가 있다.

 사. 보조모선과 발파모선의 결선

  이 결선을 할 경우 모선의 발파기측이 단락되어 있는 것을 확인하는 것이 불의의 재해를 막는 중요한 일이다. 모든 결선을 할 경우 심선을 확실히 결선하고 접촉저항을 작게하는 것이 필요하다.

5. 결선작업시 유의사항

 (1) 뇌관을 유도선에 연결시키던가 또는 두개이상의 뇌관을 다른 계통으로 조립하기 위한 준비과정으로 또다른 뇌관에 연결시킬 때까지 뇌관지주선으로부터 제조업자의 전기분로를 분리시켜서는 안된다.  하나 또는 두개이상 계통의 뇌관을 단일계통 평행조직으로 점화시킬 때는 각 계통의 뇌관수는 같아야 하며(지연기간이 아니라 수량이 같아야 함) 각 계통의 뇌관은 검류계로 다음 두가지 기록을 위하여 분리검사하여야 한다.

  ① 그 계통이 완성됐는가를 확인하기 위하여

  ② 각 계통이 동일저항을 나타내며 이 저항이 전류계가 표시할 그 계통의 뇌관에 관한 예측저항에 접근하는가를 확인하기 위하여 첫째 기록이 그 계통이 불완성이라고 나타나면 그 결함이 있는 뇌관을 찾아 시정해야 한다. 둘째 기록이 예상한 저항보다 낮거나 높게 나타날 때는 그 원인을 발견하여 시정해야 한다.

 (2) 발파작업에 사용하는 뇌관은 동일 제조업자의 뇌관이어야 한다.

 (3) 점화용 전선은 14호 B와 S동선이나 12호 B와 S알루미늄선 보다 가늘어서는 안되며 이와 동등한 선이어야 한다.

 (4) 단일회로만의 전기발파 뇌관수는 발파기나 전원의 용량을 초과하여서는 안된다.

 (5) 모든 뇌관과 회로는 점화선과 연결시키기 전에 인가된 검류계로 검사하여야 한다.

 (6) 어떠한 점화선으로 장전기를 방출시키기 위하여 접지선을 장치할 때까지 회로에 연결 시켜서는 안된다.

 (7) 점화선은 발파기나 다른 전원에 연결시키기 전에 인가된 전류계로 점검하여야 한다.

 (8) 어떠한 점화선도 점화직전까지는 발파기나 다른 전원에 연결시켜서는 안된다.

 (9) 전기발파뇌관을 점화시키는데 사용하는 전력회로는 접지시켜서는 안된다.

 6. 저항측정

 결선이 끝나면 발파모선의 단락을 풀고 회로저항측정기에 의해 저항치를 읽는다. 여기서 계산치와 실측치를 비교해서 이상이 없는 것을(허용오차 ±10%이내) 확인한 뒤가 아니면 모선을 발파기에 접촉해서는 안된다.

발파회로의 전기저항을 구하는 방법(직렬결선)은 다음과 같다.

 R = nR₁ + 2ℓ₁R₂ + 2ℓ₂R₃ + γ

 여기서 R₁ : 전기저항 1개당 저항치(Ω)

 n : 직렬로 연결한 전기뇌관수

 R₂: 보조모선 1m당 저항(Ω)  

 ℓ₁: 한쪽선의 길이(m)

 R₃:발파모선 1m당 저항(Ω)

 ℓ₂:한쪽선의 길이(m)

 γ:결선부의 접촉저항(Ω)

 γ은 일반적으로 극히 적으므로 생략한다.

 저항측정에 있어서 소정의 측정치를 나타내지 않을 때는 결선이 빠졌거나 결선의 불확실 또는 발파모선, 보조모선, 각선 또는 전기뇌관에 단선 등이 있기 때문에 계통적으로 불량위치를 점검할 필요가 있다.

7. 점 화

 발파준비작업이 완료되면 작업자의 대피를 확인하고 저항치를 재확인한 후 점화작업에 들어간다. 점화작업은 사이렌 등의 신호에 의해 경보를 발하고 발파 후 완전확인까지의 사이에 접근자가 없도록 주의한다.

 발파 후 5분이상 경과하여 안전이 확인될 때까지 작업자를 접근시켜서는 안된다. 또 불발이 발견된 경우는 담당책임자의 입회하에 처리한다.

 점화작업시 유의사항은 다음과 같다.

 (1) 발파약을 점화시키기 전 위험지구에 있는 모든 사람들에게 발파에 대한 위험경고를 하고 안전거리로 피하도록 명하여야 한다.

 (2) 모든 사람이 안전거리 이상으로 피하고 위험지역에 남아 있는 사람이 없음을 정확히 확인할 때까지 점화를 하여서는 안된다.

 (3) 모든 발파작업시는 아래 신호를 사용하여야 한다.

  ① 경고신호 : 발파신호 5분전에 1분동안씩 계속 길게 부는 신호

  ② 발파신호 : 발파 1분전에 짧게 계속 부는 신호

  ③ 해제신호 : 발파지역 검사 후 길게 부는 신호

 (4) 발파신호, 부호, 표지 그리고 깃발을 발파지역 모든 입구에 게시하여야 한다.

 (5) 매 발파전에 위험지구 입구에 유능한 신호기수를 배치하여야 한다.

 (6) 점화하기 전에 작업장에 있는 천공보트나 선박은 발파경계선이나 발파지역에서 안전지대로 이동시켜야 한다.

 (7) 천공보트나 선박을 발파지역으로부터 옮기기 전과 옮기는 동안 일반항해 경고신호와 유사한 신호를 경적이나 호각을 이용 일련의 단음으로 신호해야 한다.

 (8) 수중발파중에도 발파신호기를 달아야 한다.

 (9) 항해중의 선박이 발파지역에서 1,500피트(457.2m)이내에 있을 때는 발파점화를 하여서는 안된다.

     1,500피트이내에 정박하고 있는 선박에 승선하고 있는 사람들은 발파점화전에 통보를 받아야 한다.

 (10) 폭발물을 적재한 선박으로부터 250피트(76.7m)이내에서는 발파점화를 하여서는 안된다.

      500피트(152.4m)이내에 있는 다른 천공보트에서 천공작업에 종사하는 사람들은 구멍에 충약을 했을때 안전을 위해 천공작업대에서 떠나야 한다.

 (11) 발파지역 인근에서 수영이나 잠수작업이 진행되고 있을 동안은 발파점화를 할 수 없다.

 (12) 천공보트의 천공장치 작업소에서 이동하였을 때 장전된 모든 수중구멍을 점화시켜야 한다.

 (13) 도화선 연결작업을 하는 그 당사자가 폭약에 점화시켜야 한다. 모든 연결작업은 안쪽 구멍으로부터 시작하여 발파전원쪽으로 진행시켜야 하며 유도선은 단락시켜 탄약에 점화시킬 때까지 발파기나 다른 전원에 연결시켜서는 안된다.

 (14) 전기발파 점화 후 유도선은 점화전원으로부터 즉시 단절시켜 제거하여야 한다.

 (15) 전기발파 뇌관의 회로를 점화할 때는 제조업자의 지시대로 작업해야 한다.

8. 전기뇌관의 불발

 가. 전기뇌관의 불발현상의 주된 원인

  (1) 발파기의 능력 부족

  (2) 발파모선의 결함

  (3) 충전의 누전

  (4) 단선

 나. 불발에 대한 안전사항

  (1) 불발된 폭약이 발견되었을 때는 화약면허소지자는 그 작업에 필요한 인원을 제외하고 모든 사람을 위험지역으로부터 격리시키는 등 적절한 보호조치를 취하여야 한다. 불발은 화약면허소지자의 지휘하에 처리되어야 한다.

  (2) 불발위험을 제거하는데 필요한 작업외에 어떠한 작업도 하여서는 안되며 그 작업에 필요한 사람만 이 그 위험지대에 남아 있어야 한다.

  (3) 파손된 전선, 잘못된 연결 또는 단락회로가 불발의 원인으로 판명되었을 때는 적절히 수리하여 점화선을 다시 연결시킨 후 점검한 다음 폭약에 점화시켜야 한다. 그러나 이러한 일은 구멍에 남아있는 폭약을 자세히 검사한 후 실시하여야 하며, 이 폭약이 다른 폭약에 의해 성능이 약화되어 위험할 때는 그 구멍을 재점화해서는 안된다.

  (4) 충전되었거나 불발된 구멍으로부터 폭약을 뽑아내려고 하여서는 안된다. 새 뇌관을 삽입시켜 재폭파시켜야 된다. 만일 불발구멍을 재점화시키는 것이 위험을 초래한다고 생각할 때는 그 폭약을 물로 제거하고, 불발폭약이 수중에 있을 때는 공기로 불어내어 제거시켜야 한다.

  (5) 견고한 물질로 막은 폭발폭약은 가능하면 다음 방법으로 폭파시켜야 한다. 즉 물을 사용하여 막은 물건을 뽑아낸 후 새 뇌관을 삽입시켜 폭파시켜야 한다.

  (6) 모든 결선전선을 찾아내고 불발폭약을 찾기 위해 조사를 실시하여야 한다.

  (7) 모든 불발구멍을 폭발시켰거나 폭파자가 작업을 실시할 수 있다고 허락할 때까지 천공굴착작업등을 허락해서는 안된다.

9. 전기뇌관의 폭발

 전기뇌관의 폭발은 발파회로에서의 전기에너지에 의한 것과 기계적인 타격 및 가열에 의한 것 등이 있다.

 가. 낙뢰에 의한 전기뇌관의 폭발

  낙뢰에 의한 충격적인 뇌전류가 지표면만이 아니고 파쇄대 등을 통해 지중깊이 흐를 때 발파모선과 각선 등을 접지해 있으면 높은 전위차가 생겨 전기뇌관을 폭발시킨다.

  송전선, 배전선, 압축공기와 수도관, 레일 등에 낙뢰하면 높은 전위가 발생한다. 또 금속도체 등에 뇌전류가 흐르면 근접해서 평행으로 부설하고 있는 발파모선에 전류가 유도되고 발파회로가 루프상으로 되어 있으면 회로에 큰 전압이 유기되어 폭발한다. 뇌의 에너지는 대단히 크기 때문에 직접 낙뢰한 경우 화약류가 폭발하는 것은 당연하지만 수백m 떨어진 지하 깊은 갱도에서도 폭발이 일어나는 것은 위와 같은 경로로 뇌전류가 침입하기 때문이다.

 나. 낙뢰에 의한 폭발 방지 낙뢰의 에너지는 대단히 크기 때문에 뇌관의 발화를 막는 일은 매우 어렵다. 따라서 뇌발생시는 화약의 취급을 중지해야 한다. 낙뢰시는 완전히 대피하고 갱내에 인입되어 있는 전선, 레일, 철관류를 갱구에서 될 수 있는 한 멀리 벗어난 위치에서 충분히 접지해야 한다. 또 발파회로에 있어서 결선부의 보호와 발파모선을 금속체에서 될 수 있는 한 멀리 부설하는 등의 주의가 필요하다.

 다. 정전기에 의한 전기뇌관의 발화

  특수한 폭약을 장전할 때 대량의 정전기가 발생하고 또 돌가루의 비산, 비닐 송기관의 배기, 압축공기의 분출 등으로 정전기가 발생하는 경우는 많다. 이들 정전기는 뇌관을 발화시키기에 충분한 에너지를 가지고 있는데, 그 대책으로는 정전기 발생을 될 수 있는 한 적게 하도록 하고 전류가 국부적으로 축적하지 않도록 해야 한다.

 라. 전파에 의한 뇌관의 발화

  라디오, TV, 무선 등의 전파는 공중으로 전파하고 발파회로에도 침입해온다. 발파회로가 안테나의 움직임에 동조를 일으키면 회로에 큰 전류가 흐르고 뇌관을 발화시키기에 충분한 에너지가 된다.
 

  (1) 방송국, 무선국이 근접해 있는가를 조사한다.

  (2) 무선기를 탑재한 자동차는 현장에 접근시켜서는 안되며 부득이한 경우에는 무선기의 스위치를 반드시 끈다.

  (3) 방송국 등이 인접할 경우 일정한 안전거리가 필요하다.

 마. 고압선에 의한 전기뇌관의 발화

  고압선과 평행해서 발파모선을 부설하는 것은 될 수 있는 한 피하고 유도전류가 발생치 않도록 한다.

 사. 기타 에너지에 의한 발화

  전기뇌관은 보통상태에서는 발화하지 않지만 큰 충격과 고온에 접촉하면 발화한다. 전기뇌관은 매우 예민한 기폭약이 쓰여지고 있기 때문에 신중히 취급해야 하며, 부득이 고온의 장소에서 전기뇌관을 사용할 때에는 내열 전기뇌관을 사용한다.