JP2001221600A - 爆薬装填方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発破作業におけるＷ／Ｏ型エマルション爆薬の
装填時間の短縮及び作業の安全性を向上させる。 【解決手段】特定の粘度のＷ／Ｏ型エマルション爆薬を
装薬ホース及びモノポンプを利用して、直接穿孔に装填
する際に装薬ホース内に少量の水を注入しながら、毎分
１０〜３０Ｋｇの割合でＷ／Ｏ型エマルション爆薬を装
填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、爆薬の装填方法に
関する。更に詳しくは、採石、採鉱、採炭、隧道掘進等
の産業用の爆破作業に利用される油中水滴型（以下Ｗ／
Ｏ型という）エマルション爆薬の装填方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬は米国特許第
３，１６１，５５１号により、初めて開示されて以来、
多数の改良発明が行われてきた。それらの発明によるＷ
／Ｏ型エマルション爆薬は基本的には連続相として、ミ
ネラルオイル、ワックスその他疎水性炭素質燃料（油
分）を含み、不連続相として、硝酸アンモニウムを主体
とした酸化剤水溶液を含み、更に乳化剤としてＷ／Ｏ型
乳化剤を含む爆薬であり、これに微小中空球体等の鋭感
剤を随時加えることにより、ブースター起爆から雷管起
爆までの広範囲の感度が得られている。これらのＷ／Ｏ
型エマルション爆薬は、連続相として油性物質が使用さ
れている為、耐水性、安全性の点で従来の爆薬より優れ
ている。このＷ／Ｏ型エマルション爆薬は通常、紙ある
いはポリチューブで包装され、作業者の手で穿孔に装薬
される。

【０００３】また、Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬は、その
個々の原材料が安全であることや、混合等が比較的容易
であることから、海外においてはＷ／Ｏ型エマルション
爆薬をモノポンプ等を利用して、包装材等に包装するこ
となく、直接に発破孔に自動装填する技術が実用化され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】砕石、採鉱、隧道掘進
等の産業用の爆破作業においては作業安全性の向上、工
事の急速施工等が課題とされており、その中でも爆薬の
装填時間の短縮、装填作業の自動化、作業効率の向上な
どが大きな課題となっている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、このよう
な課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の
粘度のＷ／Ｏ型エマルション爆薬をモノポンプを利用し
て、包装材等に包装することなく直接に、装薬ホースを
用いて装填する際に、装薬ホース内に少量の水を注入し
ながら、爆薬を装填することにより、大幅な装填時間の
短縮及び作業効率の向上が達成出来ることを見出し、本
発明を完成させたものである。

【０００６】即ち本発明は、（１）酸化剤、油類、乳化
剤、微小中空球体を含有し、２５℃における粘度が４０
〜１５００Ｐａ・ｓである油中水滴型エマルション爆薬
を、穿孔に直接装填する際に、装填ホースを使用し該ホ
−ス内に水を注入しながら、油中水滴型エマルション爆
薬を装填することを特徴とする油中水滴型エマルション
爆薬の装填方法、（２）装填ホ−スの内径が１０〜３０
ｍｍ、水の注入量が０．１〜２．０Ｋｇ／毎分、油中水
滴型エマルション爆薬の装填量が１０〜３０Ｋｇ／毎分
である（１）に記載の装填方法、（３）装填手段として
モノポンプを使用する（１）乃至（２）のいずれか一項
に記載の装填方法、（４）油中水滴型エマルション爆薬
中の油類の４０℃における動粘度が２〜３５０ｃＳｔで
ある（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の装填方法
（５）油中水滴型エマルション爆薬中の乳化剤が第１〜
第３級アミンとポリアルキル（アルケニル）コハク酸ま
たはその無水物との縮合生成物である（１）乃至（４）
のいずれか一項に記載の装填方法、（６）微小中空球体
が、ガラス微小中空球体であり、且つ油中水滴型エマル
ション爆薬中におけるその含有量が０．５〜２０重量％
である（１）乃至（５）のいずれか一項に記載の装填方
法、関するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるＷ／Ｏ型エマルション爆薬に使用される
酸化剤はその水溶液として用いるのが好ましく、使用し
うる酸化剤の具体例としては、硝酸アンモニウム、硝酸
ナトリウムのようなアルカリ金属硝酸塩類、硝酸カルシ
ウムのようなアルカリ土類金属硝酸塩類、塩素酸ナトリ
ウムのようなアルカリ金属塩素酸塩類、塩素酸カルシウ
ムのようなアルカリ土類金属塩素酸塩類、過塩素酸ナト
リウムのようなアルカリ金属過塩素酸塩類、過塩素酸カ
ルシウムのようなアルカリ土類金属過塩素酸塩類、過塩
素酸アンモニウム等が挙げられるが、これらは単独又は
混合して使用される。酸化剤として特に好ましいものは
硝酸アンモニウムである。

【０００８】また本発明においてＷ／Ｏ型エマルション
爆薬に使用される酸化剤水溶液には、所望により、硝酸
モノメチルアミン、硝酸モノエチルアミン、硝酸ヒドラ
ジン、二硝酸ジメチルアミン等の水溶性アミン硝酸塩
類、硝酸メタノールアミン、硝酸エタノールアミン等の
水溶性アルカノールアミン硝酸塩類及び水溶性の一硝酸
エチレングリコール等を補助鋭感剤として添加する事が
可能である。

【０００９】又酸化剤水溶液には、Ｗ／Ｏ型エマルショ
ン爆薬の粘度を低下させる目的で、硝酸カルシウムを酸
化剤水溶液中に溶解させるのが好ましい。硝酸カルシウ
ムは爆薬中、必要により、２〜５０重量％、好ましくは
１０〜３０重量％の範囲で含有される。一般的には、硝
酸カルシウム含有量が多いほど、また水の含有量が多い
ほどＷ／Ｏ型エマルション爆薬の粘度を低下させること
が可能である。

【００１０】本発明において、Ｗ／Ｏ型エマルション爆
薬に使用される酸化剤水溶液に於ける水の量は、酸化剤
の結晶析出温度が３０〜９０℃になるような量使用され
る事が好ましく、通常酸化剤水溶液中５〜４０重量％、
好ましくは１０〜３０重量％の範囲で含有される。酸化
剤水溶液には結晶析出温度を下げる為にメチルアルコー
ル、エチルアルコール、ホルムアマイド、エチレングリ
コール、グリセリン等の水溶性有機溶剤を補助溶媒とし
て使用することも可能である。本発明においては、酸化
剤水溶液はＷ／Ｏ型エマルション爆薬中に５０〜９５重
量％の範囲で含有されるのが好ましい。

【００１１】Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬に用いられる油
類の具体例としては、軽油、灯油、ミネラルオイル、潤
滑油、重油等の石油系油類、パラフィンワックス、マイ
クロクリスタリンワックス等の石油系ワックス類、その
他疎水性の植物油、植物性ワックス、動物油、動物性ワ
ックス等が挙げられ、これらは単独または２種以上を混
合して使用される。また上述の油類にエポキシ樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、ポリブデン、ポリイソブチレ
ン、石油樹脂、ブタジエン樹脂、エチレン酢酸ビニル共
重合体、ポリエチレン樹脂等の樹脂類を配合し変成した
油類も使用できる。好ましい油類の具体例としては軽
油、ミネラルオイルが挙げられる。ポンプでの装填が容
易であるようにＷ／Ｏ型エマルション爆薬の流動性を高
める為には、前記油類の中でも４０℃における動粘度が
２〜３５０ｃＳｔである油類を使用することが好まし
い。本発明におけるＷ／Ｏ型エマルション爆薬において
は、油類は爆薬中に０．１〜１０重量％、好ましくは１
〜７重量％の範囲で含有される。

【００１２】本発明のＷ／Ｏ型エマルション爆薬に使用
される乳化剤としては種々の乳化剤が使用可能である
が、第１級〜３級アミンとポリアルキル（アルケニル）
コハク酸又はその無水物との縮合生成物を使用するのが
好ましい。とりわけ好ましい乳化剤はポリイソブチレン
コハク酸無水物（ＰＩＢＳＡ）を原料とする乳化剤（界
面活性剤）で、それらは、例えば、ポリアルキル（アル
ケニル）コハク酸無水物とエタノールアミン、ジエチル
アミン又はジエチルアミノエタノール等の第１級〜３級
アミンとを常法により縮合せしめることにより得られ
る。このようにして得られる縮合物は通常鉱物油に希釈
されて販売されている。本発明において、乳化剤はＷ／
Ｏ型エマルション爆薬中に好ましくは０．１〜１０重量
％、より好ましくは１〜５重量％の範囲で含有される。
乳化剤の含有量が５重量％を超える場合は、Ｗ／Ｏ型エ
マルション爆薬の粘度が高くなる傾向がある。

【００１３】Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬は微小中空球体
を適量添加することによって雷管起爆からブースター起
爆に至る広範な感度性能が得られる。微小中空球体とし
てはガラス微小中空球体（ガラスマイクロバルーン）、
シラスバルーン等の無機質中空球体、発泡スチレン、樹
脂バルーン等の有機質中空球体の１種又は２種以上の混
合物等が使用しうる。微小中空球体の量は、当該爆薬の
用途に応じ、また微小中空球体の比重によっても変わる
ので、一概には言えないが、通常、当該爆薬の比重を
１．４ｇ／ｃｃ以下、好ましくは１．３ｇ／ｃｃ以下に
なるような量が使用される。これは使用する微小中空球
体の比重にもよるが爆薬中おおよそ０．５〜２０重量％
含有される量に相当する。トンネル発破のような孔間隔
の狭い所では、ガラス微小中空球体を用いるのが貯蔵
性、耐衝撃性の点から特に好ましい。隣接孔からの衝撃
への耐性という点からは、特にＡＳＴＭ（米国材料試験
協会）分析法Ｄ−３１０２−７２の方法で計測された１
０％破壊強度が４００〜１０００ｐｓｉであるようなガ
ラス微小中空球体を用いるのが好ましい。本発明のＷ／
Ｏ型エマルション爆薬においては、爆薬中に機械的又は
化学的に気泡を含ませる事によって、微小中空球体の役
割を代替する事が可能である。Ｗ／Ｏ型エマルション爆
薬は、ポンプでの送液の為には、一般的には感度を必要
以上に高くしないほうが好ましい。

【００１４】本発明においてＷ／Ｏ型エマルション爆薬
にはアルミニウム粉、マグネシウム粉などの金属粉末、
木粉、澱粉等の有機粉末を添加することも可能である。
添加する物質の種類及び添加の目的にもよるが通常爆薬
中０．５〜１０重量％の範囲で含有される。

【００１５】本発明におけるＷ／Ｏ型エマルション爆薬
は前記したような各薬剤を用いて例えば次のように調製
出来る。硝酸アンモニウム又はこれと他の酸化剤塩とを
約８５〜９５℃の水に溶解し、酸化剤の水溶液を得る。
約８５〜９５℃に加熱された油類と乳化剤の混合物に、
高粘性物の攪拌に使用されるラセン型攪拌機を用いて、
２００〜５００ｒｐｍの攪拌速度で、前記酸化剤水溶液
を徐々に添加する。十分に攪拌、混合してＷ／Ｏ型エマ
ルションを得る。次にこのＷ／Ｏ型エマルションに微小
中空球体及び必要に応じて他の添加剤を加えて、例えば
縦型捏和機を用いて、３０〜６０ｒｐｍで混合し、所望
のＷ／Ｏ型エマルション爆薬をえる。

【００１６】Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬の粘度は、酸化
剤水溶液中の硝酸カルシウム及び水の含有量、油類、乳
化剤の粘度等によって左右されるが、本発明において用
いられるＷ／Ｏ型エマルション爆薬は、２５℃における
粘度が４０〜１５００Ｐａ・ｓであり、より好ましくは
１００〜１０００Ｐａ・ｓであるものである。ここでの
粘度は粘度計（例えば、ＢＲＯＯＫ ＦＩＥＬＤ社製
ＭＯＤＥＬ ＤＶＩＩ＋）で回転数０．３ｒｐｍで測定
した数値である。Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬の粘度を１
５００Ｐａ・ｓ以上に設定した場合、長期間の貯蔵中に
Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬の粘度が高くなり、ポンプで
送液する際に、ポンプに接続された装薬ホース中にＷ／
Ｏ型エマルション爆薬が閉塞し、ポンプ圧力が高くなる
危険がある。ポンプ等の使用により機械装填する場合
は、一般的には、Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬の粘度が低
いほど安全性が高くなり、作業効率も向上させることが
出来る。

【００１７】本発明の装薬作業に使用されるポンプとし
ては、低粘性の物質から高粘性の物質まで無脈動で定量
的な移送が可能な回転容積型の一軸偏心ネジポンプ、い
わゆるモノポンプといわれるポンプを使用するのが好ま
しい。これに合成ゴム製の装薬ホースが接続されてい
る。装薬ホースは通常内径が１０〜３０ｍｍのものが使
用される。接続部付近に水を注入するするためのホース
が設置され、水は例えば、ギアポンプ等で送られる。水
の供給量は、好ましくは０．１〜２．０Ｋｇ／分、より
好ましくは０．２〜１．０Ｋｇ／分である。水を注入す
ることで、水が潤滑剤となりホース内面とＷ／Ｏ型エマ
ルション爆薬の摩擦抵抗を低下させることができ、ポン
プの装薬スピードを高く設定し、作業効率を向上させる
ことができる。ホース内面とＷ／Ｏ型エマルション爆薬
の摩擦抵抗が高ければ、当然ポンプ圧力は上昇し、作業
安全性の向上は望めず、また装薬スピードも低く設定し
なければならず、作業効率を向上させることができな
い。ポンプの移送量はホース先端からの爆薬の吐出量
（装填量）が１０〜３０Ｋｇ/毎分になるように調節す
るのが好ましい。

【００１８】このような本発明の装填方法によれば、特
定の粘度を有する油中水滴型エマルション爆薬を装薬ホ
ース及びモノポンプを利用して包装材等に包装すること
なく、穿孔に直接装填する作業において、装填時間の短
縮及び作業効率を向上させることができる。

【００１９】

【実施例】本発明を実施例を挙げて更に詳しく説明する
が、本発明がこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００２０】製造例１（Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬の製
造例） 硝酸アンモニウム４８重量部、硝酸カルシウム２５重量
部及び水１６重量部からなる９０℃の酸化剤水溶液を、
予め９０℃に加熱されたポリイソブチレンコハク酸無水
物とジエチルアミノエタノールとの縮合生成物２重量部
と２号軽油（ＪＩＳ Ｋ２２０４に規定）５重量部との
混合物に少量づつ加えて、Ｗ／Ｏ型エマルションを得
た。引き続き、このＷ／Ｏ型エマルションにガラスマイ
クロバルーン（３Ｍ社製 商品名 Ｋ−２５）４重量部
を加えて攪拌、混合してＷ／Ｏ型エマルション爆薬を得
た。この爆薬の２５℃における粘度は７００Ｐａ・ｓで
あった。

【００２１】実施例１ モノポンプに合成ゴム製の装薬ホース（内径２５ｍｍ、
長さ３０ｍ）を接続し、接続部には水を注入するための
ホースを設置した。装薬ホース内に水を毎分１Ｋｇの速
度で注入しながら、製造例１で得られた２５℃における
粘度が７００Ｐａ・ｓのＷ／Ｏ型エマルション爆薬を、
ホース出口での吐出量（装填量）が毎分２５Ｋｇになる
ように装填した。Ｗ／Ｏ型エマルション爆薬装填開始５
分後のモノポンプ出口の圧力は、０．１〜０．２ＭＰａ
で安定していた。

【００２２】比較例１ 製造例１で得られたＷ／Ｏ型エマルション爆薬を実施例
１と同じモノポンプ、装薬ホースを使用し、毎分１ｋｇ
の吐出量（装填量）で装填した。Ｗ／Ｏ型エマルション
爆薬装填開始５分後のモノポンプ出口の圧力は、１．３
〜１．４ＭＰａに達していた。

【００２３】実施例１では供給量を上げてもポンプ出口
の圧力が低いので安全性が高く、装填時間の短縮につな
がる。比較例１では供給量を下げているのにもかかわら
ずポンプ出口の圧力が高いので、危険性が高く装填時間
も長く作業効率が悪いことが明白である。

【００２４】

【発明の効果】特定の粘度を有する油中水滴型エマルシ
ョン爆薬を装薬ホース及びモノポンプを利用して、直接
穿孔に装填する際に装薬ホース内に少量の水を注入しな
がら装填を行うことにより、毎分１０〜３０ｋｇの油中
水滴型エマルション爆薬を装填することが可能で、装填
時間の短縮及び作業効率を向上させることができる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化剤、油類、乳化剤、微小中空球体を含
   有し、２５℃における粘度が４０〜１５００Ｐａ・ｓで
   ある油中水滴型エマルション爆薬を、穿孔に直接装填す
   る際に、装填ホースを使用し該ホ−ス内に水を注入しな
   がら、油中水滴型エマルション爆薬を装填することを特
   徴とする油中水滴型エマルション爆薬の装填方法
2. 【請求項２】装填ホ−スの内径が１０〜３０ｍｍ、水の
   注入量が０．１〜２．０Ｋｇ／毎分、油中水滴型エマル
   ション爆薬の装填量が１０〜３０Ｋｇ／毎分である請求
   項１に記載の装填方法
3. 【請求項３】装填手段としてモノポンプを使用する請求
   項１乃至請求項２のいずれか一項に記載の装填方法
4. 【請求項４】油中水滴型エマルション爆薬中の油類の４
   ０℃における動粘度が２〜３５０ｃＳｔである請求項１
   乃至請求項３のいずれか一項に記載の装填方法
5. 【請求項５】油中水滴型エマルション爆薬中の乳化剤が
   第１〜第３級アミンとポリアルキル（アルケニル）コハ
   ク酸またはその無水物との縮合生成物である請求項１乃
   至請求項４のいずれか一項に記載の装填方法
6. 【請求項６】微小中空球体が、ガラス微小中空球体であ
   り、且つ油中水滴型エマルション爆薬中におけるその含
   有量が０．５〜２０重量％である請求項１乃至請求項５
   のいずれか一項に記載の装填方法