JP2001289599A - 振動低減発破工法ならびに遅延起爆秒時間隔決定方法 - Google Patents

振動低減発破工法ならびに遅延起爆秒時間隔決定方法

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JP2001289599A
JP2001289599A JP2000109190A JP2000109190A JP2001289599A JP 2001289599 A JP2001289599 A JP 2001289599A JP 2000109190 A JP2000109190 A JP 2000109190A JP 2000109190 A JP2000109190 A JP 2000109190A JP 2001289599 A JP2001289599 A JP 2001289599A
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time
holes
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vibration waveform
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Takeshi Murashita
剛 村下
Hidehiro Noda
英宏 野田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発破によって発生する振動を抑制できる発破
工法の提供。 【解決手段】 複数の起爆孔を複数の起爆孔グループに
分け、各グループ間の遅延起爆秒時間隔を、予め計測し
た振動波形を干渉によって小さくなるようにシミュレー
ションして決定し、爆薬を起爆することで発破の際に発
生する振動を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発破の際に発生す
る地盤振動を振動波の干渉を利用して低減する発破工法
に関するものである。本発明は、特にユニット干渉発破
工法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】構造物や市街地の近くでは、発破によっ
て発生する地盤振動が問題となることが多い。そこで施
工にあたって一つの起爆孔あたりの装薬量を減らした
り、各孔の爆薬を分散装薬として段発電気雷管を用いた
段発発破を実施したりしてきた。近年、地盤振動を低減
させるための優れた方法としてユニット干渉発破工法が
提唱されている。ユニット干渉発破とは、目的地点にお
いて同一の波形を持つ複数の振動をある時間差をつけて
重ね合わせることで干渉によりその地点における地盤振
動を低減し、さらにこの合成波形を新たな振動源とみな
し、更に個別の震動源をまとめて一つの震源ユニットと
みなして、それらユニットどうしに適切な時間差をつけ
て干渉により振動の低減をめざすという発破工法である
(茂木源人他「段発発破における局地的振動制御に関す
る一考察」火薬学会誌第60巻第5号p233−23
8,1999年)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記ユニット発破工法
においては、各孔間の遅延起爆秒時間隔についても振動
を低減させるようにシミュレーションして設定される結
果、実際に発破の現場において、干渉による振動の低減
が二段または多段にわたるため、シミュレーションの手
順が複雑であったり、また孔間の遅延起爆秒時間隔を工
夫して対象物を小塊に破砕する等の効果的な発破を行う
にあたって制約を受けることが多い。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
発破によって地盤を伝播していく振動波形をシミュレー
ションする実験を繰り返した結果、多数の起爆孔を相互
に近接した複数の起爆孔の群に分け、一つの孔群の発生
する模擬振動波形を生成して、その模擬振動波形に時間
差を与えて複数発生させたときの合成波形のみについて
振幅が干渉によって小さくなるように孔群間の遅延起爆
秒時間隔を決定する方法を見出し、本発明をなすに至っ
た。
【0005】本発明の孔群間の遅延起爆秒時間隔の決定
方法は、予め少なくとも一孔を起爆して発生した振動波
形を記録し、次に該振動波形を用いて、複数の孔からな
る一つの群を単独で起爆するとき発生すると想定される
模擬振動波形を生成し、該模擬振動波形に順次時間差を
与えて発生させたときの合成波形のみについて振幅が干
渉によって小さくなるように決定する方法である。本発
明の発破工法は、このようにして孔群間の遅延起爆秒時
間隔を決定して行う発破工法である。本発明において、
孔群間の遅延起爆秒時間隔とは、一つの群の第一番目に
起爆する孔の起爆から次の群の第一番目に起爆する孔の
起爆までの時間差をいう。
【0006】本発明において、各起爆孔群の複数の起爆
孔間の遅延遅延秒時間隔は自由に決定することができる
ので、特に大塊が発生することが少なくなるように設定
するして発破を行うことができる。各起爆孔間の遅延起
爆秒時間隔を大塊が発生することが少なくなるように決
定する方法として、孔間隔と所定の係数の積で表す方法
が知られている。例えば、U.S. Bureau of Minesの研究
によれば、ベンチ発破において破砕効果を向上させるた
めには起爆孔間の遅延起爆秒時間隔を孔間隔1mあたり
3.3〜10msとすることが好ましいとし、特に3.
3ms/mを下回ると大塊発生量が増加するとしている
(Stagg, M. S. and Nutting, M. J. 著“Influence of
blast delay time on rock fragmentation: one-tenth
-scale tests”Inf. Circ. Bur. MinesU.S. Dept. of I
nter. No. 9135, p79-95, 1987年)。また、同様な手法
として、かかる係数について、U. Langeforsは、著書の
なかで3〜5ms/mであるとしている(U. Langefors
and B. Kihlstroem著、和田満穂監訳「新しい発破技
術」森北出版p75, 1976年)。
【0007】更に、本発明者等が開発した、第一孔の起
爆より第二孔の起爆に至るまでの遅延起爆秒時間隔を大
塊が発生することが少なくなるように決定する優れた方
法として、予め第三孔を起爆して亀裂の進展速度を測定
し、その結果に基づいて、前記二孔間の距離から、第一
孔より出発した亀裂が第二孔に到達するに要すると想定
される時間の0.5〜1.5倍、更に望ましくは0.8
〜1.2倍の時間として決定する方法がある。
【0008】更に、本発明者等が開発した、第一孔の起
爆より第二孔の起爆に至るまでの遅延起爆秒時間隔を大
塊が発生することが少なくなるように決定する優れた方
法として、予め第三孔を起爆して応力波の伝播速度を測
定し、その結果に基づいて、前記二孔間の距離から、第
一孔より出発した応力波が第二孔に到達すると想定され
る時間の1〜8倍、更に望ましくは3〜7.5倍、更に
望ましくは5〜7倍の時間として決定する方法がある。
【0009】更に、本発明者等が開発した、第一孔の起
爆より第二孔の起爆に至るまでの遅延起爆秒時間隔を大
塊が発生することが少なくなるように決定する優れた方
法として、予め第三孔を起爆して応力波の伝播速度及び
亀裂の進展速度を測定し、その結果に基づいて、前記二
孔間の距離から、第一孔より出発した応力波が第二孔に
到達するに要すると想定される時間以上かつ第一孔より
出発した亀裂が第二孔に到達するに要すると想定される
時間の1.5倍以下、更に望ましくは1.2倍以下の時
間として決定する方法がある。
【0010】亀裂の進展速度の測定は、一つの起爆孔を
起爆させ、その起爆孔より異なる距離にある複数の個所
に亀裂が到達する時間をモニターし、距離と到達時間と
の相関関係から、孔間の与えられた距離についての到達
時間を一意に想定することができる。前記において、第
一孔とは、多数の起爆孔のうちの任意の起爆孔であって
よく、第二孔とはその任意に選ばれた第一孔の起爆の次
に起爆する起爆孔であってよい。また、第三孔とは、多
数の孔の一つであってよくまた新たに設けられるもので
あっても良い。また、第三孔は、鉱物学的種類を同じく
する他の発破対象物に設けられたものであってもよい。
また、第三孔は、同一の発破対象物に設けられるもので
あるときは、振動波形を記録するために起爆される起爆
孔であってよいことは勿論である。
【0011】孔間の遅延起爆秒時間隔を大塊の発生が少
なくなるように決定した場合であっても、各起爆孔群間
の起爆遅延秒時間隔は本発明により決定されることによ
って干渉によって振動が低減されるのである。本発明に
おいて、多数の起爆孔を複数の孔からなる複数の群に分
けることとは、多数の孔が結果的に順次連続的に起爆さ
れて群間にとぎれのない起爆がなされる場合であって
も、複数の群に分けたとみなし得る場合を含むものであ
る。
【0012】今日、遅延起爆秒時間隔として設定時間に
対する誤差が±1msec以内である高い秒時精度の雷
管が実用化されている。例えば、特開昭57−1429
8号や、特開平5−07979号または、特開平8−8
3200号で提案されているような遅延起爆秒時精度の
高い手段を用いることが可能である。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、実施例により、本発明の発
破工法について具体的に説明する。
【0014】
【実施例1】ベンチ高さ約10.0mの砕石場におい
て、孔径65mmφ、削孔長11.5m、抵抗線3.5
m、孔間隔3.5m、起爆孔数20孔でベンチ発破を行
った。予め起爆孔を4孔毎のグループに分けて5つのグ
ループとした。尚、岩石は堆積砂岩であり、比重は約
2.7であった。まず、各グループのそれぞれの発破に
おいて各起爆孔間の遅延起爆秒時間隔は、予め一つの起
爆孔を設け、起爆して亀裂の進展速度を測定し、その結
果に基づいて、二つの起爆孔の距離から、大塊の発生が
少なくなるように、第一孔より出発した亀裂が第二孔に
到達すると想定される5msとして設定した。
【0015】次ぎに、発破によって発生する振動が軽減
されるように孔群間の遅延起爆秒時間隔を決定するため
に、予め振動波形の記録を行った。振動波形の記録は、
切羽に設けられた前期起爆孔を起爆するときに実施し
た。この起爆は複数孔について同時に行ってもよいこと
が別途確認された。発破によって発生する振動は、それ
が問題となる距離においては数十ないし数百Hz程度で
あることが知られている。しかし、振動の大きさや感じ
方は、切羽から数十メートルないしは数百メートル離れ
た民家や既設構造物等、その受振地点の地盤状況等によ
って変化する。実施例では、約250メートル離れた地
点において、変位振幅が十分小さくなるまで計測した。
つぎにその4孔分の模擬振動波形を生成し、その模擬振
動波形を更に5グループ分合成して、各グループ間の時
間差を変化させたときの合成波形のみについて振幅が干
渉により小さくできる効果の高い時間差として孔群間の
遅延起爆秒時間隔を決定した。孔間の遅延起爆秒時間隔
を5msとする本実施例では、振動軽減の効果が最も高
いと考えられる群間の遅延起爆秒時間隔は46msであ
り、また効果が次に高いと考えられる群間の遅延起爆秒
時間隔は20msであった。
【0016】前記高精度の電子式遅延電気雷管を装着し
た含水爆薬を親ダイとして、ベンチ孔20孔に1孔当り
ANFO爆薬を約20kg装填した。つぎに、発破によ
って発生した振動を計測し、最大振動値を算出した。結
果を表1に示す。
【0017】
【実施例2】実施例1と同じベンチで、爆薬の起爆を実
施例1と同じ高い起爆秒時精度を有する電子式遅延電気
雷管を用いて、20孔の全数について遅延起爆秒時間隔
を大塊発生制御可能な5msで順次連続的にとぎれなく
発破を行った。これは、実施例1にしたがって、20孔
を4孔ずつの5群に分けたとみなし、孔群間の遅延起爆
秒時間隔を46msに次いで振動低減効果の高い20m
sとした結果である。発破後、実施例1と同様の項目に
ついて計測した。結果を表1に示す。
【0018】
【比較例1】実施例1と同じベンチで、爆薬の起爆をす
べて瞬発電気雷管で行った。発破後、実施例1と同様の
項目について計測し比較を行った。結果を表1に示す。
【0019】
【比較例2】実施例1と同じベンチで、20孔を1群と
みなして、爆薬の起爆を延時薬燃焼方式であるミリセコ
ンド(MS)電気雷管を用いて行った。発破後、実施例
1と同様の項目について計測した。結果を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明の発破工法によれば、発破振動を
大幅に簡単に軽減することができる。更に、各グループ
の起爆孔間の遅延起爆秒時間隔を大塊の発生が少なくな
るように決定した場合であっても、前記振動を大幅に軽
減することができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 爆薬を装填した多数の起爆孔を相互に近
    接した複数の孔からなる複数の群に分けて起爆するとき
    に孔群間の遅延起爆秒時間隔を決定する方法であって、
    少なくとも一孔を起爆して発生した振動波形を記録し、
    該振動波形を用いて、複数の孔からなる一つの群を単独
    で起爆するとき発生すると想定される模擬振動波形を生
    成し、該模擬振動波形に順次時間差を与えて発生させた
    ときの合成波形のみについて振幅が干渉によって小さく
    なるように決定する方法。
  2. 【請求項2】 各孔群の複数の孔間の遅延起爆秒時間隔
    は、大塊が発生することが少なくなるように決定する方
    法であって、該方法は、孔間隔に所定の係数を乗じて決
    定し、または、亀裂の進展速度を測定して第一孔より出
    発した亀裂が第二孔に到達するに要すると想定される時
    間の0.5〜1.5倍の時間として決定し、若しくは、
    応力波の伝播速度を測定して第一孔より出発した応力波
    が第二孔に到達するに要すると想定される時間の1〜8
    倍の時間として決定し、若しくは、亀裂の進展速度及び
    応力波の伝播速度を測定して第一孔より出発した応力波
    が第二孔に到達するに要すると想定される時間以上かつ
    第一孔より出発した亀裂が第二孔に到達すると想定され
    る時間の1.5倍以下の時間として決定して行う請求項
    1に記載の決定方法。
  3. 【請求項3】 爆薬を装填した多数の起爆孔を起爆して
    行う発破工法であって、起爆孔を相互に近接した複数の
    孔からなる複数の群に分け、少なくとも一孔を起爆して
    発生した振動波形を記録し、該振動波形を用いて、複数
    の孔からなる一つの群を単独で起爆するとき発生すると
    想定される模擬振動波形を生成し、該模擬振動波形に順
    次時間差を与えて発生させたときの合成波形のみについ
    て振幅が干渉によって小さくなるように孔群間の遅延起
    爆秒時間隔を設定して行う発破工法。
  4. 【請求項4】 各孔群の複数の孔間の遅延起爆秒時間隔
    を、大塊が発生することが少なくなるように、孔間隔に
    所定の係数を乗じて設定し、または、望ましくは、亀裂
    の進展速度を測定して第一孔より出発した亀裂が第二孔
    に到達するに要すると想定される時間の0.5〜1.5
    倍の時間として設定し、若しくは、応力波の伝播速度を
    測定して第一孔より出発した応力波が第二孔に到達する
    に要すると想定される時間の1〜8倍の時間として設定
    し、若しくは、亀裂の進展速度及び応力波の伝播速度を
    測定して第一孔より出発した応力波が第二孔に到達する
    に要すると想定される時間以上かつ第一孔より出発した
    亀裂が第二孔に到達すると想定される時間の1.5倍以
    下の時間として設定して行う、請求項3に記載の発破工
    法。
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