JP2002539411A - 少量の装薬による爆破の際に、圧力波を抑制するための方法および装置 - Google Patents

少量の装薬による爆破の際に、圧力波を抑制するための方法および装置

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エヌ. ジョージーオー、ピーター
ダブリュ. ブランソン、ジェフリー
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ロックミン プロプライエタリー リミテッド
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Abstract

(57)【要約】 所与の作業および用途の圧力波要件を満足させるために、圧力波抑制装置のメニューの中から圧力波抑制装置を選択するための方法に関する。本発明は、さらに、圧力波および/またはフライロック保護を行うために、孔部内、孔部の開口部またはその付近で、または孔部から離れたところで使用することができる圧力波抑制装置に関する。本発明は、都市地域で、エアブラストおよび他の掘削騒音を抑制するのに特に適している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の分野) 本発明は、概して、岩石および他の物質を少量の装薬で爆破するための方法お
よび装置に関し、特に、少量の装薬で爆破するプロセスにより発生する圧力波の
放出および/またはフライロックを制御するための方法および装置に関する。
【0002】 (発明の背景) 都市環境における土木掘削プロジェクトの場合には、作業者の資本および作業
コストを実質的に増大させる多くの制約が作業者に掛かってくる。作業者は、通
常、輸送、貯蔵および爆薬の使用方法ばかりでなく、エアブラスト、騒音および
空中に浮遊するフライロックの粒子に関する、厳格な要件に適合しなければなら
ない。「エアブラスト」とは、エネルギーの急速な解放(例えば、爆風)による
空気中の圧力波のことである。エアブラストによる騒音は、エアブラスト・エネ
ルギー・スペクトルの20〜20,000Hzの範囲内の周波数を持つ可聴部分
である。エアブラストの衝撃は、20Hz以下の周波数を持つエアブラスト・エ
ネルギーの耳に聞こえない部分である。「騒音」とは、少量の装薬による爆破作
業用の一つまたはそれ以上の孔部を開ける作業中のドリル、および/または破砕
したものを除去する際の衝撃破壊装置のような少量装薬爆破装置以外の装置が発
生する空気中の圧力波のことをいう。「フライロック」とは、エネルギーの急速
な解放(例えば、爆風)により空気内に投げ出された岩石の粒子である。フライ
ロックは、通常は、ドリル孔部の縁の部分からの比較的高速(通常、20〜50
m/s)の細片のシャワーの形になる場合がある。フライロックは、また、通常
は、爆破により形成されたクレータからの岩石の塊からの比較的低速(通常、1
〜10m/s)の岩石のもっと大きい塊の形をしていることもある。
【0003】 現在のドリルおよび爆破方法は、その爆破方法が、特定の用途に対して、最も
コスト・パフォーマンスのよい方法であったとしても、これらの制約のために、
多くの用途で使用することができない場合がある。例えば、従来のドリルおよび
爆破技術と比較すると、通常、地震振動およびエアブラストがもっと少なく、フ
ライロックの量も少なく、作業コストも安い少量装薬爆破も、多くの用途の場合
、エアブラストおよび装置騒音、および/または最大許容レベルを超えるフライ
ロックを発生する恐れがある。「少量装薬爆破」とは、岩石を破砕する作業中に
、各孔部内で、(通常、数キログラムログムまたはそれ以下の)比較的少量のエ
ネルギー物質が使用される任意の掘削方法を意味する。
【0004】 (発明の概要) 本発明の目的は、都市環境のような、エアブラスト、騒音および/またはフラ
イロック制限区域内で、岩石、特に固い岩石を掘削するためのドリルおよび爆破
方法を提供することであり、エアブラスト制限区域内でエアブラストを制御し、
および/または抑制し、騒音制限区域で装置による騒音を制御し、および/また
は抑制し、および/またはフライロック制限区域で、フライロックを制御し、お
よび/または抑制するための少量装薬爆破技術と一緒に使用するための方法およ
び装置を提供することである。
【0005】 上記および他の目的は、本発明の方法および装置により解決される。第1の実
施形態は、圧力波(すなわち、エアブラストおよび/または騒音)制限区域の近
くで、物質の少量装薬爆破と一緒に使用するための一つまたはそれ以上の圧力波
抑制装置を選択するための方法を提供する。
【0006】 上記方法は、おおまかに言えば、 (a)爆破する対象物から、対応する選択した距離のところの一つまたはそれ
以上の圧力波レベル要件を決定するステップと、 (b)選択した各距離で、圧力波抑制装置が存在しない状態で、掘削装置が発
生する、対応する抑制されていない圧力波レベルを測定するステップと、 (c)必要な量の圧力波抑制を決定するために、圧力波レベル要件を対応する
抑制されていない圧力波レベルと比較するステップと、 (d)爆破対象物から一つまたはそれ以上の距離のところでの必要な量の圧力
波抑制を、複数の各圧力波抑制装置に対する圧力波抑制の量と比較するステップ
と、 (e)その後で、必要な量の圧力波抑制を行うために、上記比較ステップ(d
)に基づいて、一つまたはそれ以上の圧力波抑制装置を選択するステップとを含
む。
【0007】 本明細書においては、「圧力波レベル要件」という用語は、最大許容圧力波放
出レベルを意味し、多くの場合、爆破サイト(例えば、少量装薬爆破プロセス中
に使用するエネルギー物質の位置)から指定の距離のところでの最大許容圧力波
放出レベルとして示される。上記方法を使用すれば、作業者は各作業の一意の要
件に柔軟に適合することができ、多くの場合、圧力波制限区域内の要求要件に適
合する比較的低コストで簡単な掘削技術を使用することができる。
【0008】 上記プロセスは、対象物を破壊するために制御破砕を使用する少量装薬爆破技
術に特に適している。通常、制御破砕は、爆破対象物内に孔部をドリルで開け、
そのドリル孔部に、詰め込み棒であってもよい密封部材、ガス注入バレル、また
は他の加圧装置を挿入し、ドリル孔部の、通常は底部である一部中に加圧作動流
体を急速に解放することにより行われる。「密封」という用語は、ドリル孔部か
ら流体が漏れるのを防止するために、上記孔部を部分的に、または全面的に封鎖
することを意味する。「密封部材」という用語は、無制限に、砂、砂利、岩石の
破片等のようなゆるく突き固めた、または突き固めていない粒子、およびグラウ
ト、突き固め棒、ガス注入バレル等を含む、孔部の底部内に加圧作動流体を密封
することができる任意のダウンホール装置を意味する。加圧流体は、通常、推進
剤または爆薬源を燃焼することにより、導電性流体内に電気的放電を行うことに
より、または作動流体を圧縮することにより発生する。その後で、破砕物質は、
衝撃破壊装置および除去装置により破砕面から除去される。作動流体を発生する
ために使用するエネルギー物質の重量が比較的軽く、圧力波およびフライロック
が比較的遅いために、少量装薬爆破作業中、装置および人員は通常爆破孔部区域
に留まる。
【0009】 複数の圧力波抑制装置およびその性能能力は、そこから任意の数の適当な装置
を選択することができるメニューの形で列挙することができる。複数の圧力波抑
制装置は、下記のものの中から、好適には、少なくとも一つの、より好適には、
少なくとも二つの、さらにより好適には少なくとも三つのものを含むことが好ま
しい: (i)一つまたはそれ以上の非直線性経路を通して作動流体の流れを方向づけ
、作動流体の少なくとも一部を、複数の熱伝達面を持つ熱エネルギー吸収材と接
触させ、および/またはダウンホール装置(例えば、ドリル)が発生する騒音を
減衰させるための、爆破対象物の孔部内に位置するダウンホール圧力波抑制装置
、 (ii)一つまたはそれ以上の非直線性経路を通して、作動流体の流れを方向
づけ、作動流体の少なくとも一部を、複数の熱伝達面を持つ熱エネルギー吸収材
と接触させ、および/またはダウンホール装置が発生する騒音を減衰させるため
のドリル孔部と連絡していて、ドリル孔部の開口部またはその付近に位置するカ
ラー圧力波抑制装置、 (iii)マット内の一つまたはそれ以上の非直線性経路を通して作動流体の
流れを方向づけ、および/または作動流体を複数の熱伝達面と接触させることに
より作動流体から熱エネルギーを吸収するために、孔部開口部周囲の爆破対象物
の面上に位置するマット、 (iv)装置の騒音および/または作動流体(すなわち、圧力波)を収容し、
騒音および/または作動流体が、周囲の空中に放出するのを防止するための孔部
開口部をほぼ囲むエンクロージャ、 (v)圧力波エネルギーの少なくとも一部を吸収し、および/または偏向させ
るために、孔部開口部と圧力波制限区域との間に位置するバリヤ、 (vi)作動流体から熱エネルギーを吸収するために、爆破の間、爆破対象物
の面に隣接する空気中に浮遊している(好適には、その大きさが、約0.01か
ら約0.1mmであることが好ましい)複数の噴霧状の液体の小滴。上記複数の
装置は、少量装薬爆破現場付近で高いガス圧に耐えることができる装置ばかりで
はなく、爆破現場からさらに遠い比較的低いガス圧に耐えることができる装置を
含む。これらの装置の多くは、圧力波エネルギーを低減することができるばかり
でなく、フライロックを低減または根絶することができる。
【0010】 上記決定ステップ(a)は、圧力波レベル要件を決定するために、多くのサブ
ステップを含むことができる。例を挙げて説明すると、上記サブステップは、下
記のステップを含むことができる: 爆破対象物から一つまたはそれ以上の選択した距離のところの作業者の圧力波
要件を決定するステップ(すなわち、「作業者圧力波要件」という用語は、通常
、作業者により適用され、人員および装置を保護するために、作業者が要求する
ような特定の仕事から独立している圧力波制限を意味する)、 爆破対象物からの一つまたはそれ以上の選択した距離のところの作業圧力波要
件を決定するステップ(すなわち、「作業圧力波要件」という用語は、規制官庁
または、例えば、近接構造体または公道のような作業の周辺部が課するような特
定の作業に対して一意である圧力波要件を意味する)、 作業者圧力波要件と作業圧力波要件を比較し、二つの中でより制限が厳しい要
件(すなわち、より高度の圧力波注意を必要とする要件)が、圧力波レベル要件
であるステップ。
【0011】 少量装薬爆破の際の作業者圧力波要件は、通常、機械圧力波要件および/また
は人員圧力波要件を含む。少量装薬爆破の場合には、装置および人員は、通常、
爆破中孔部またはその付近に残る。爆破に使用する爆薬の量が少ないので、従来
の大量に爆薬を使用する爆破の場合、通常そうであったように、生産性の理由か
ら、爆破場所の完全な掘削は、多くの場合、必要ないし、望ましくない。これら
の理由から、少量装薬爆破作業者は、装置を爆破の圧力波放出から保護し(「機
械フライロック距離要件」)、フライロックから保護し(「機械フライロック距
離要件)、および爆破の圧力波放出から人員を保護し(「人員圧力波要件」)お
よびフライロックから保護(「人員フライロック距離要件)するために、通常、
少量装薬爆破に一意であり、特定の作業から独立している要件を作成する。
【0012】 爆破対象物から選択した距離のところの抑制されていない圧力波レベルは、通
常、多数の現場測定値により決まる。 抑制されていない圧力波レベルおよび適切な圧力波レベル要件が分かった場合
には、必要な量の圧力波抑制を行うために、十分な数の圧力波抑制装置が選択さ
れる。メニュー内の各圧力波抑制装置は、通常、現場測定値により決定され、定
量される特定の量の圧力波抑制を行う。所与の用途に対する適当な圧力波抑制装
置は、通常、必要な圧力波レベル低減ばかりでなく、作業、コスト考慮事項等に
基づいて選択される。
【0013】 上記プロセスは、種々のサブステップを含むことができる。例えば、ステップ
(a)は、少なくとも二つの作業圧力波要件、すなわち、機械圧力波要件および
人員圧力波要件を決定するためのサブステップを含むことができる。この場合、
ステップ(b)は、爆破対象物の少なくとも一部から、対応する選択距離のとこ
ろの上記少なくとも二つの各作業圧力波要件、すなわち、機械圧力波要件および
人員圧力波要件に対する、対応する抑制されていない圧力波レベルを決定するた
めのサブステップを含み、ステップ(c)は、対応する程度の圧力波抑制を決定
するために、上記少なくとも二つの各作業圧力波要件、すなわち、機械圧力波要
件および人員圧力波要件を、対応する抑制されていない圧力波レベルと比較する
ためのサブステップを含む。その後で、選択した圧力波抑制装置が、十分上記少
なくとも二つの各作業圧力波要件、すなわち、機械圧力波要件および人員圧力波
要件に適合することを確認するために、対応する程度の各圧力波抑制に対して、
ステップ(d)および(e)が反復して実行される。
【0014】 上記ステップは、通常、圧力波を発生する上記プロセスの各ステップ(および
装置の各部材に対して反復して実行される。例えば、上記ステップは、通常、孔
部をドリルし、破砕した岩石を衝撃により破壊し、および/または破砕した岩石
を除去するステップに対して反復して実行される。
【0015】 通常、プロセス(例えば、マットおよびバリヤ)内で選択した多数の圧力波抑
制装置は、一連のドリル作業および少量装薬爆破作業中、正しい位置に留まる。
それは、少量装薬爆破機械は、一度に一つの孔部しか密封できないために、一度
に爆破することができるのは、一つの孔部か、せいぜい数個の孔部だけだからで
ある。逆に、従来の大量の爆薬を使用する爆破の場合には、多数の孔部を一度に
爆破することができ、その後で、破砕した対象物を除去し、新しい孔部をドリル
するために、圧力波抑制装置を移動させ、次の爆破作業を行う前に、元の場所に
戻すことができる。
【0016】 フライロックを制御するために、上記方法は、追加のステップを含むことがで
きる。より詳細に説明すると、上記ステップは: 下記の要件、すなわち、(a)作業フライロック距離要件(すなわち、「作業
フライロック距離要件という」用語は、規制官庁または、例えば、近接構造体ま
たは公道のような、作業の周辺部が課するような特定の作業に対して一意である
フライロック距離要件を意味する)、(b)人員フライロック距離要件、および
(c)機械フライロック距離要件の中の少なくとも二つを決定するステップと、 フライロック距離要件を決定するために、上記少なくとも二つの作業距離要件
、すなわち、人員フライロック距離要件および機械フライロック距離要件を比較
するステップと、 フライロックに対する保護が必要かどうかを決定するために、フライロック距
離要件を、制御されていない(または、抑制されていない)フライロック許容で
きると比較するステップの中から少なくとも二つを決定するステップとを含む。
「抑制されていないフライロック距離」という用語は、孔部からのフライロック
の可能な飛距離を意味する。抑制されていないフライロック距離よりフライロッ
ク距離要件が、より制限的である場合には、作業者は、メニュー内の種々の装置
からある装置を選択する際に、フライロック保護の必要性を考慮しなければなら
ない。
【0017】 本発明の第2の実施形態の場合には、圧力波抑制装置は、エネルギー物質が発
生したガスの流れを導くために、そこを貫通して延びる少なくとも一つの非直線
性経路を備える。非直線性経路は、エアブラストからエネルギーを除去すること
ができ、それにより、圧力波の抑制を容易にする。通常、上記装置は、抑制を行
うために、異なる長さの複数の非直線性(または、曲がりくねった)経路を備え
る。上記装置は、例えば、複数のバッフル、および金属(例えば、銅、鋼鉄等)
ウールのような繊維性他孔材料、充填金属(例えば、銅、鋼鉄等)ボールまたは
ボール・ベアリング、他方の頂部上に積層され、異なる大きさおよび/または整
合していないパーフォレーションを持つ穿孔マットのような減衰材により分離す
ることができる行き止まりチャンバを備えることができる。上記装置は、孔部開
口部および/またはその周囲、および/または孔部自身内に設置することができ
、通常、密封部材の外周部をほぼ取り囲んでいる。上記装置は、エアブラストを
特に効果的に抑制する。
【0018】 本発明の他の実施形態は、孔部の開口部をほぼ取巻いていて、囲んでいるエン
クロージャである圧力波およびフライロック抑制装置を備える。圧力波抑制のた
めに、内部エンクロージャは、圧力波を吸収し、放散し、または反射するための
圧力波層、およびフライロックを偏向させるために、(耐衝撃層の内部の)エン
クロージャの内面上に位置する耐衝撃層を備えることができる。エンクロージャ
は、少量装薬爆破のための密封部材、およびドリルおよび/またはもっと効果的
に圧力波を抑制するための衝撃破壊装置を収容することができるための十分な大
きさを持つ。エンクロージャとしては、柔軟なキャノピー、硬質なボックス状の
構造体、または硬質素子および柔軟な素子の組合わせを使用することができる。
エンクロージャは、エンクロージャ内のガス圧を、孔部からの破裂の形成および
伝播中に、好適には、約15KPa以下であることが好ましい平均過度圧力に制
御できるように十分な量を含む。エンクロージャの容積は、好適には、少なくと
も約4立方メートル、より好適には、約4から約100立方メートルの範囲内で
あることが好ましい。圧力波層としては、ゴム、カンバス、ファイバーグラス、
工業用コンベア・ベルト、または市販の音響材料を含む任意の適当な材料を使用
することができ、耐衝撃層としては、穴明き鋼板、鋼鉄のメッシュ、ファイバー
グラス・メッシュ、工業用コンベア・ベルト、重量キャンバス・シート、「KE
VLAR」または耐衝撃プラスチックのような合成材料を使用することができる
。さらに圧力波を抑制するために、エンクロージャは、エネルギー材料が発生し
たガスを、制御速度で、大気中に放出するための複数の漏洩ベントを備えること
ができる。
【0019】 最後に、本発明の他の実施形態は、効率的に、また安いコストで少量装薬爆破
を行うために、圧力波および/またはフライロック抑制のために、爆破マットを
使用する方法に関する。上記方法は、 (a)爆破対象物の少なくとも一部を爆破マットでカバーするステップと、 (b)爆破マットを通して上記材料の少なくとも一部内に、孔部をドリルで開
けるか、他の方法で形成するステップと、 (c)爆破マットを通して上記孔部内にエネルギー物質(および/または密封
部材)を挿入するステップと、 (d)孔部から破砕をスタートさせ、伝播させるために、孔部内のエネルギー
物質からエネルギーを放出するステップとを含む。破砕は、突き抜けコーン破砕
、または他のタイプの制御破砕であってもよい。
【0020】 ボーリング・ステップ(b)は、通常、マット内に孔部を形成し、マット内の
孔部を通して少なくともドリルの一部を挿入することにより行われる。孔部は、
マット内に貫通孔を開けるか、マット内に予め開けておいた開口部を変形させる
ことによりマット内に形成することができる。後者の方法は、爆破マットが、メ
ッシュ材質の一つまたはそれ以上の、柔軟なマットからできている場合に使用さ
れる。柔軟なマットは、好適には、圧力波からの、および圧力波が周囲に解放さ
れるのを防止し、それにより、圧力波を強制的にマットを通して曲がりくねった
通路を通して、マットの外周辺から解放させる穴明きメッシュ材料の上の上部層
からのエネルギーを容易に除去し、および/または分散させるために、異なるメ
ッシュ・サイズを持つことが好ましい。
【0021】 (詳細な説明) (適切な圧力波およびフライロック抑制装置の選択) 図1について説明すると、適切な圧力波およびフライロック抑制装置の第1ス
テップ20は、少量装薬掘削プロセスの非抑制圧力波およびフライロック放出2
4を特徴付けることである。例えば、特定の穿孔装置の穿孔騒音特性、特定の少
量装薬爆破法のエアブラストおよびフライロック特性、および特定のインパクト
・ブレーカの騒音特性は、一般に現場測定によって決定される。
【0022】 機器の騒音およびエアブラスト両方の特性は、ピーク振幅と距離との曲線、お
よびエネルギー振幅と周波数との曲線によって特徴付けることができる。前者は
、距離にともなうピーク振幅の崩壊を示し、後者は、圧力波のエネルギーがどの
周波数に集中しているかを示す。
【0023】 穿孔/爆破すべき穴から任意の距離における少量装薬爆破プロセスの非抑制圧
力波振幅は、往々にして少量装薬爆破のエネルギーの関数である。推進剤または
火薬に基づく少量装薬爆破の場合、距離に対するエアブラストの依存度は、使用
する推進剤または火薬の重量に関して表現される(そのエネルギー密度が、通常
は全て約3.5から約4.5MJ/kgの範囲にあるからである)。関数の関係
式は通常、スケール距離の関数として圧力またはデシベルを示すログ・ログ・プ
ロットでプロットされ、ここでスケール距離とは、実際の距離を充填エネルギー
または重量の立方根で割った値である。
【0024】 フライロックの特性は、装薬重量および岩石タイプを穴からの様々な距離にお
けるフライロックの分布と関連付ける確率分布関数によって、または図2のよう
に特定の装薬重量および岩石タイプに合わせて生成したプロットによって、統計
的に特徴付けることができる。
【0025】 ボックス28では、作業と作業者の圧力波要件(例えば、異なる場合は作業と
作業者のエアブラスト要件30および/または作業と作業者の機器騒音要件32
)、作業と作業者のフライロック要件34、および関係ある他の圧力波およびフ
ライロックの要件が決定される。
【0026】 各掘削作業および特に都市部での掘削作業は、エアブラストおよび騒音に関し
て幾つか独特の作業圧力波の制約を有する。これは、作業現場から特定の距離で
超えてはいけない騒音レベルなど、単純な制約であることもある。制約は、幾つ
かの距離で、かつ特定の大気条件でのパルス状、断続的および連続的エア/ブラ
スト騒音レベルについて、超えてはならないレベルを含む、より複雑なものもあ
る。一般に、圧力波の制約は、作業区域または爆破点から1つまたは複数の距離
におけるピーク圧力波振幅として表現され、往々にしてピーク振幅の要件が適用
される周波数範囲を特定する。
【0027】 作業者の圧力波要件は、一般に、人員および機械の圧力波要件を含む。例えば
、作業者は、作業する企業の内規に適合する安全措置として、近距離圧力波限界
を与えられることがある。これに適合する上で、作業者は、追加の圧力波抑制装
置を追加しなければならないことがある。
【0028】 関係ある圧力波仕様を全て決定した後、作業者は、適合すべき要件として最も
厳格な要件を選択する36。通常、最も厳格な圧力波要件は、最低の圧力波放出
を要求する要件であり、最も厳格なフライロック距離要件は、作業現場からの最
低フライロック弾道距離を要求する要件である。
【0029】 場合によっては、エアブラストの圧力波要件が、機器の騒音に関する圧力波要
件とは異なる。このような場合、最も厳格な圧力波要件は、圧力波放出のタイプ
ごとに決定される。
【0030】 次に、作業者は、非抑制圧力波放出と最も厳格な圧力波要件との差を決定する
38。 エアブラスト要件は、通常、騒音およびフライロックの要件より厳しいので、
プロセスは、最初にエアブラスト・エネルギーを抑制する適切な圧力波装置の選
択に集中し、その後、騒音および/またはフライロックの減衰機器のために追加
の装置が必要であるか決定する。理解されるように、用途によっては、機器のノ
イズまたはフライロックの方が厳しく、プロセスを再構成して、その要件を考察
し、次に選択した装置がより限定的でない要件にも適合することを検証する。
【0031】 ステップ38(または非抑制圧力波放出)の差は、安全要素、大気条件および
他の要素に基づき、上方向に(または時には下方向に)調節することができる4
0。差(または非抑制圧力波放出)を適切な安全要素によって増加させ、関係法
規への適合を保証することができる。差は、外部サービスから受けた予想大気条
件に基づいて調節することができる。このような特殊な条件には、強い大気温度
の逆転、濃い下層雲の被覆または濃い霧などがある。これらのタイプの大気条件
は、最初に上方向に放射し、地面に向かって戻る騒音およびエアブラスト・エネ
ルギーを反映することがあり、騒音およびエアブラスト・エネルギーを作業現場
から非常に離れた特定の位置に集中させることさえある。鑑定人/作業者は、こ
のような情報を提供するサービスにアクセスするか、自分の判断を用いることが
できる。
【0032】 非抑制圧力波放出と圧力波要件との差を適切に調節した後、作業者は、差がプ
ラスかマイナスかを決定する42。差がマイナスまたはゼロの場合、少量装薬プ
ロセスは、エアブラスト圧力波減衰装置を必要とせずに、エアブラストに準拠す
る1008。差がプラスの(つまり非抑制圧力波レベルが圧力波レベル要件を超
える)場合、作業者はボックス44で、費用効果の高い圧力波抑制装置のメニュ
ーからこのような装置を十分な数だけ選択し、差を減衰する。可能な場合、作業
者は、投資および運転費が最小になり、作業圧力波仕様に適合するよう機器の騒
音を制御し、作業フライロック仕様に適合するようフライロックを制御する装置
の組合せを選択する。例えば、調節済みの差は、作業現場から第1距離では40
から50dB、作業現場から第2距離では60から70dBで、第1距離は第2
距離より短くなる。
【0033】 メニューは、少なくともドリル孔部/作業現場から特定の距離で装置が提供す
る圧力波減衰量に関して、装置を特徴付けなければならない。これは通常、特定
距離における減衰のdBに関して表現される。最も優れた設計の受動的装置は、
穴/作業現場に比較的近い特定距離で、約10から20dBの圧力波減衰範囲を
提供する。言うまでもなく、作業現場からの距離に正比例しない減衰量を提供す
る装置もある。圧力波抑制装置ごとに決定される圧力波減衰は、装置が提示され
た量の圧力波エネルギーを抑制することを保証する安全係数を含む(つまり、控
え目に提示される)ことがある。このようなメニューの一例は、以下の通りであ
る。
【0034】
【表1】 図1について説明すると、エアブラストに関して関係する圧力波抑制要件に適
合したら、作業者は、上記で選択した装置が所定の位置にある場合、機器の騒音
および他のタイプの圧力波放出が関係する圧力波仕様を超えないことを検証しな
ければならない48。これで、作業者は、非抑制機器の騒音(例えばドリルまた
はインパクト・ブレーカからの騒音)または他のタイプの圧力波放出が、特定の
タイプの圧力波について、より厳格な作業圧力波および作業者圧力波要件を上回
るか、決定する必要がある。上回らない場合、追加の圧力減衰は不必要である。
上回り、装置がそのタイプの圧力波を抑制するのに不十分である場合は、上述し
た表と同様の(しかし通常は同じではない)圧力波減衰装置の第2メニューを検
討し、そのタイプの圧力波を抑制するため、追加の装置を選択する。
【0035】 多くの圧力波抑制装置が、機器の騒音とエアブラストとの両方を抑制すること
ができるが、エアブラストと機器のノイズとで減衰の程度が異なる装置もある。
例えば、エアブラストの減衰が高く、機器の騒音の減衰が低い、または減衰しな
い装置がある。ダウンホール・バッフル装置およびグラウンド・マットは、せい
ぜい穿孔騒音の小さい部分しか減衰せず、カラー囲い板、掘削装置用可撓性キャ
ノピー、掘削装置用剛性エンクロージャ、壁状吸音バリア、および独立式遮音壁
は、穿孔騒音などの機器騒音の減衰に効果的である。
【0036】 圧力波のタイプは抑制するが、エアブラスト・エネルギーは抑制することがで
きない他の装置は、メニューに掲載されていない。例えば、上記のメニューに掲
載されていない装置には、エンジンの追加の消音、削岩機の騒音抑制用カラー、
およびインパクト・ハンマーの別個の騒音切削屑エンクロージャがある。
【0037】 エアブラスト、機器騒音および/または他のタイプの圧力波放出について、圧
力波要件に適合したら、作業者は、フライロック制御要件にも適合しているか検
証しなければならない50。フライロック検証ステップ50では、作業者は、よ
り厳格な人員、機械、および作業のフライロック距離要件を、非抑制フライロッ
ク距離と比較して、フライロックの保護が必要か決定しなければならない。関係
するフライロック距離要件が、非抑制フライロック距離より短い場合は、フライ
ロック制御機器が必要である。その場合、上記で選択した装置を分析し、これが
フライロックを抑制して、要件に適合することができるか決定する。否の場合、
さらに別のフライロック制御装置のメニューを考察し、フライロックを抑制する
追加の装置を選択する。通常、グラウンド・マット、カラー囲い板およびバリア
を使用すれば、フライロック制御要件に十分適合する。しかし、作業および作業
者圧力波要件を達成するためにバリアのみが必要な場合は、十分なフライロック
制御を達成するため、グラウンド・マットまたはカラー囲い板などの追加の装置
が必要なことがある。作業者は、掘削機または作業面またはその付近で使用する
他の機器の部片を保護するため、何らかの近接フライロック制御も必要とするこ
とがある。
【0038】 上述したステップを適用した後、作業者は、作業および作業者の圧力波および
フライロック要件、および全ての圧力波要件に完全に適合しなければならない5
2。
【0039】 以下で理解されるように、上述したプロセス・ステップは、作業タイプ(表面
掘削、基盤掘削、部分的に囲った掘削、縦坑、横坑、沿層坑道または洞穴)に応
じて多少異なる。プロセス・ステップは、一般に、都市部環境における圧力波お
よびフライロックの制約に関して説明している。
【0040】 (ダウンホール圧力波抑制装置) ダウンホール圧力波抑制装置は、ドリル孔部内およびバレルまたは密封部材の
周囲で、少量装薬爆破事象源の近傍でエアブラストを遮断し、制御することを目
的とする。1つの構成では、剛性の耐衝撃性環状ハウジングが密封部材の周囲に
適合して、これと接続し、サイレンサまたはガンのように機能する。ハウジング
は、穴の上端と下端との両方でほぼ開放し、一連の内部邪魔板および/またはデ
ッドエンド・チャンバおよび/または減衰材料を有し、これによって漏れてドリ
ル孔部を上がる加圧された作動流体が、一意の長さを有する一連の別個の路(非
線形通路)を通り抜ける。この方法で、サイレンサを出るエアブラストの干渉性
が減退し、したがってエアブラストのピーク圧が低下して、そのパルス幅が延長
し、その結果、他で生成されるより振幅が低く、エアブラストの周波数が小さく
なる。邪魔板および/またはデッドエンド・チャンバおよび減衰材料は、高エネ
ルギー作動流体が流れる表面積も増加させ、これにより作動流体から邪魔板への
熱伝達を向上させる。これは、漏れてドリル孔部を上る加圧された作動流体のエ
ネルギーを減衰する働きをし、これは、その結果生じたエアブラスト波のピーク
振幅およびパルス幅を減少させる働きをする。
【0041】 このようなダウンホール・エアブラスト・サイレンサ装置の例を、図3に示す
。サイレンサ2001は、ドリル孔部2003に挿入する密封部材2002に確
実に接続される。少量装薬爆破剤(または作動流体)が、ドリル孔部2003の
底部分2004に加圧する。密封部材2002は、穴の底部付近の密封表面また
は他の密封装置2005によって、底部分2004を密封する。サイレンサ20
01は、密封表面2005の穴上部に配置され、穴の断面積をほぼ満たす。サイ
レンサ2001の穴下端2006は開放し、高圧ガスが流入できるよう穴があい
ている。サイレンサの内側は、複数の邪魔板2007、複数のデッドエンド・チ
ャンバ2008および/または減衰材料2009を含む。サイレンサ2001の
穴上端2010も開放するか、高圧ガスが流入時より低い干渉状態および低いエ
ネルギー状態で逃げられるよう、穴があいている。サイレンサ装置が曝されるガ
ス圧力は、通常、約5,000から約50,000psiの範囲である。
【0042】 (カラー圧力波およびフライロック抑制装置) カラー圧力波およびフライロック抑制装置は、ドリル孔部のカラー(つまり開
放区域)から逃げる高エネルギー作動流体を遮断して、これを制御し、および/
またはドリル孔部のカラーから生じる比較的高速のフライロックの小さい部片を
停止する。カラー圧力波抑制装置は、ダウンホール・サイレンサ装置と同じ特徴
を有することができるが、カラー装置は通常、はるかに大きく、内容積が大きく
、穴の内側ではなく、ドリル孔部の外側で、ドリル孔部のカラーの上に配置され
る。
【0043】 エアブラスト抑制のカラー囲い板装置を図5Aに示す。カラー囲い板5001
は、通常、密封部材5002の近位端にしっかり接続され、したがって密封部材
5002はドリル孔部5003に挿入され、カラー囲い板5001の本体および
可撓性スカート5005は、ドリル孔部5006のカラーの周囲領域に接触して
、粗いシールを形成する。カラー囲い板5001の穴下端5007は開放するか
、高圧ガスが穴から流入できるよう、穴があいている。カラー囲い板の内側は、
複数の邪魔板5008、複数のデッドエンド・チャンバ5009および/または
減衰材料5010を含み、これらは共に異なる長さの非線形通路、および熱伝達
の大きい表面積を形成する。カラー囲い板5001の穴上端5011も開放し、
高圧ガスが流入時より低い干渉状態および低いエネルギー状態で逃げられるよう
穴があいている。重い可撓性外部スカート5005は、さらに、逃げるガスを含
む。この外部可撓性スカート5005は、可撓性エアコン・ダクト材料、重いカ
ンバスまたは産業用コンベヤ・ベルトなどから作成することができる。この外部
可撓性スカート5005は、カラー囲い板5001の一部として含めても、含め
なくてもよく、任意の数の手段(図示のような重い鎖など)でカラー囲い板50
01の穴上端5011および穴下端5007に取り付けるか、密封部材に直接取
り付けてもよい。カラー囲い板5001を、図5Bの平面図で示し、これは密封
部材5013の穴、穴上端5011の穴5014および可撓性外部スカート50
05を示す。平面図5015で図示されたカラー囲い板5001は、円形、長方
形、または任意の他の形状でよい。
【0044】 カラー囲い板装置の代替実施形態を図5Cで示す。この実施形態は、ばねなど
、任意の適切な装置5022によって密封部材5023から切断されたカラー囲
い板5021を示す。これは、ゴムまたは衝撃隔離要素5026によって本体5
025から衝撃隔離された内部邪魔板5024も示す。作動流体の非線形逃し路
を矢印で示す。
【0045】 剛性カラー囲い板は、実質的に希釈されていないが発泡した高エネルギー作動
流体を含まねばならないので、頑丈な構造でなければならない。ガス圧力は約1
,000から約5,000psiの範囲である。カラー囲い板の内容積は、好ま
しくは0.03m3から2m3の範囲、より好ましくは約0.06m3から1m3
範囲、最も好ましくは約0.1m3から0.5m3の範囲である。
【0046】 図6は、穴の穿孔中に発生した圧力波を抑制するカラー囲い板を示す。ドリル
は、カラー囲い板102から切断されたドリル・スチールを有し、したがってド
リル・スチールは囲い板102から自由に回転することができる。この囲い板1
02は、ドリル・スチールの穴下端でドリル・ビット105によって岩石を衝撃
槌打した結果、ドリル孔部104から発散する騒音をほぼ減衰するよう設計され
る。囲い板は、上述した他のカラー装置と同様、穴を外部環境から囲み、封入す
る。装置の近位端106は剛性であり、鋼板など、適切な高強度材料から作成す
る。装置の遠位端107は可撓性囲い板であり、したがってドリル・スライド1
03を、穿孔するために岩石面108に隣接して配置すると、可撓性端部107
が岩石面108と一致して、圧力波放出を囲い板区域109内に密封し、これに
よって外部環境への圧力波の解放を防止するか、それを減衰することができる。
可撓性端部107は、重工業用プラスチック、ゴム、カンバスなどの変形性材料
から作成することができる。可撓性端部107により、穿孔流体(水および空気
)および岩石屑が岩石面108とともに形成された粗いシールを通して逃げるこ
とができる。騒音抑制装置の外側は、さらに、重工業用プラスチック、ゴム、カ
ンバスまたは他の市販されている吸音材など、吸音材の1つまたは複数の追加層
110で覆うことができる。ドリル・スチールの近位端を槌打するドリル・モー
タ・ピストンからの騒音は、ドリル・モータおよびドリル・スチールの近位端を
重いゴム外被などの騒音吸収材料で包むことによって抑制することができる。
【0047】 カラー囲い板は、少量装薬爆破に使用するドリル孔部内またはドリル孔部のカ
ラーで発生する小さい高速のフライロックを遮断し、制御するためにのみ使用す
ることもできる。特に、ドリル孔部のカラーは往々にして、より小さく高速のフ
ライロックの発生源である。
【0048】 カラー囲い板をフライロックの制御のみに使用する場合、その内部構造は、内
部邪魔板、デッドエンド・チャンバおよび内部減衰材料を除去することにより、
単純化してもよい。フライロックは、底板および可撓性外部スカートでほぼ停止
される。
【0049】 例示的フライロック制御装置を図4に示す。図4は、少量装薬爆破の間にドリ
ル孔部のカラー領域から発生するフライロックを遮断するため、穴203のカラ
ー202の周囲に配置され、これを囲むカラー・フライロック抑制囲い板201
の断面図を示す。密封部材204が、発射位置でドリル孔部203に挿入された
状態で図示されている。ガス発生装置204が発射した場合、ドリル孔部内で発
生したガスの一部または全部が、ドリル孔部203を上昇して逃げることができ
るので、カラー領域202内で、これらのガスが高速で破損した、または部分的
に破損した岩石205を加速する可能性が高い。カラー囲い板201は、その近
位箸206が密封部材204に固定され、したがって密封部材204を発射のた
めにドリル孔部内に配置すると、囲い板201は、ドリル孔部203のカラー領
域202で発生するフライロックの飛行線をほぼ遮断する。フライロック囲い板
201は、鋼、耐衝撃性プラスチックまたは複合材料など、重い耐衝撃性材料か
ら作成することができる。フライロック囲い板201の形状は、図示のように凸
状か、開放端がドリル孔部203の入口に面した円筒形ハウジングの形状でよい
。岩石に垂直に穿孔した爆破穴の場合、さらに横方向に加速するフライロックを
遮断するよう、網目または鎖リンク207または別の変形性耐衝撃性材料の囲い
板を、フライロック囲い板201の遠位端208に取り付けることができる。
【0050】 (地面圧力波およびフライロック抑制装置) 地面圧力波およびフライロック抑制装置は、少量装薬爆破に使用するドリル孔
部を中心とした作業面に存在する、またはその周囲に発生した割れ目または裂け
目から逃げるエアブラストを遮断し、制御する。一連の穴あきマットを、穴カラ
ーの周囲の区域に次々と重ねる。積み重ねた隣接するマットの穴はサイズが異な
ったり、ずれたりして、ガス通路の迷路を形成する。圧力波抑制の場合(しかし
フライロック抑制専用ではない)、マットは、ほぼガス流不透過性のマットで覆
い、重なり、連結した網目および/または穴によって形成された迷路に、作動流
体を強制的に通す。迷路は、加圧された作動流体を一連の長さが異なる複雑な通
路に通し、液体を大きい表面積と接触させることによって加圧液体のエネルギー
を除去し、網目への熱伝達が大きい状態を生成する。この装置が曝されるガス圧
力は、通常、約1,000から約10,000psiの範囲である。
【0051】 この実施形態の主要な特徴の一つは、所定の位置に設定し、移動せずに数回、
または多数回使用できることである。網目構造の利点の一つは、網目を単に変形
して適切な挿入穴を生成することにより、密封部材またはドリルを挿入するため
の穴を容易に形成できることである。
【0052】 このような地面囲い板装置の例を図7Aおよび図7Bに示す。グラウンド・マ
ット6001は、複数の別個のマット6003a〜cおよび6004a〜cを図
7Aに示すような不透過性マット6000で覆って形成することができる。マッ
トは、応従する工業用網目マット6003および/または穴あきゴムまたはカン
バス6004または他の同様のタイプの可撓性かつ変形性穴あきマットから形成
してよい。不透過性マットは、重いゴム、コンベヤ・ベルトまたはプラスチック
・シートから、または比較的軽いゲージの薄板金、またはこのような材料を層状
にして組み合わせて作成し、強力であるが不透過性のマットを形成することがで
きる。図7Bについて説明すると、連続穴を穿孔し、穴に少量装薬の爆薬を配置
するために、必要に応じてマットに幾つかの穴6006を形成する。
【0053】 グラウンド囲い板をフライロック制御のためにのみ使用する場合は、1層また
は2層の材料しか使用しないことにより、その層状構造を単純化してもよい。例
えば、フライロック専用の場合、グラウンド囲い板は、1層の重い鎖リンク網目
から、または2層の比較的軽い鎖リンク網目から、または比較的軽い鎖リンク網
目の層と重いカンバスの層、またはゴム・マットから作成し、上部不透過層を省
略することができる。
【0054】 (圧力波およびフライロック抑制エンクロージャ) 圧力波およびフライロック抑制のエンクロージャは、作業面に配置した下部構
造または掘削装置の周囲で少量装薬爆破のすぐ近傍における拡張エアブラスト、
さらに、機器の騒音およびフライロックを遮断し、制御することを目的とする。
エンクロージャを下部構造のブーム上、または下部構造全体の周囲、または縦坑
掘削装置の場合は縦坑掘削装置全体の上で直立する。エンクロージャは、(カラ
ーまたはグランド囲み板の場合とは異なり)破壊する岩石に強力に結合しなくて
よく、下部構造または掘削装置であるか、そうではない独立した構造から、作業
区域上に吊すことができる。したがって、エンクロージャはカラー囲い板より軽
量構造にすることができる。その機能は、穴のカラーおよび/または地中の裂け
目および割れ目から逃げる拡張作動流体を含み、この拡張ガスを外界へとゆっく
り散逸させることである。エンクロージャは、ガスの制御された散逸を容易にす
るため、制御された漏れ通気口を含んでもよい。
【0055】 エンクロージャは、拡張作動流体を希釈して、これと混合させるため、十分な
体積の大気を含む。可撓性キャノピーの場合、エンクロージャ内に含まれる空気
の質量または量は、高エネルギー作動流体の質量よりはるかに大きく、したがっ
て混合物の希釈されたエネルギーは、空気の周囲エネルギーよりわずかに大きい
のみである。剛性エンクロージャの場合、大気の体積ははるかに少なくなり、し
たがってほぼ瞬間的な過剰圧力が生じるが、これはエンクロージャが含むことが
できる。
【0056】 図8Aは、少量装薬爆破機のブーム7002の端部に取り付けた剛性タイプの
キャノピー7001の切断側面図を示す。密封部材7003をブーム7002に
装着する。これもブーム7002に取り付けた削岩装置7004があってもよい
。穿孔装置7004はキャノピー7001の外側に配置される。図8Bで示すよ
うに、エンクロージャ7001は、重い剛性外部シェル7005(金属プレート
など)で構成され、これは内側を1つまたは複数の厚いゴムまたはカンバスの膜
7006a、bで裏打ちすることができ、これは両方ともシェル7005を通る
音の伝送を緩和し、フライロックの衝撃を吸収する。剛性キャノピー7001は
、爆破中および爆破後に制御下でガスを通気できるよう、その本体7009また
は頂部7010に幾つかの大きい、または多数の小さい穴または通気口7008
を有することができる。エンクロージャ7001は、地面とともに粗いシール7
012を形成してエアブラストおよびフライロックをエンクロージャ7001内
に逸らすことができる可撓性スカート7011も有する。エンクロージャ700
1の内側は、さらに、フライロックから保護する耐衝撃性層7013および/ま
たは圧力波を緩和する圧力波吸収材料7014で裏打ちすることができる。
【0057】 図8Cは、少量装薬爆破機の供給ホルダまたはブーム・アセンブリに取り付け
るよう設計された剛性タイプ・キャノピー300の別の構成を示す。この実施形
態では、岩石ドリル装置と密封部材との両方がキャノピー300に収容され、し
たがって圧力波および機械の騒音、さらにカラー領域からのフライロックも全て
エンクロージャ内に捕捉される。キャノピー301の外側は、薄板金、軽鋼板、
または他の重い剛性材料を、木、アルミ、鋼または他のタイプの構造部材から作
成するフレーム構造に取り付けて作成することができる。1つまたは複数の圧力
波吸収、散逸および/または反射層307を使用して、エンクロージャの内部を
裏打ちする。層307は、耐衝撃性で、フライロックに抵抗することができる重
工業用プラスチック、ゴム、カンバスまたは金属網目307などの耐衝撃性層3
06によって所定の位置に保持し、保護することができる。岩石ドリルおよび/
または少量装薬爆破装置へのアクセスのため、蝶番式ドア304がある。また、
キャノピー305の底部に固定してドリル孔部の周囲に囲い板を形成する工業用
プラスチック、ゴム、カンバス、または他の変形性材料の比較的重い1つまたは
複数の層があってもよい。
【0058】 図8Dは、縦坑掘削に使用する少量装薬爆破装置8003に使用するような支
持ケーブル8002に取り付けた、重い可撓性タイプのキャノピー8001の切
断側面図を示す。可撓性キャノピーは、エアブラストおよび機器の騒音を吸収し
て消すよう、工業用コンベヤ・ベルト、重いカンバス、または重いアルミ箔を吸
音材料(例えばエチルビニルアセテート、ポリ塩化ビニルまたは他のこのような
プラスチックまたは発泡材料)の各側にある可撓性サンドイッチなどから形成す
る。エンクロージャは、過剰圧力を閉じこめる重い可撓性バッグ・タイプ構造を
形成しなければならない。エンクロージャは、爆破物の発射中に閉状態で固定す
ることができるフラップまたはドアを有してよい。キャノピー8001は、木ま
たは構造鋼部材から構築できる剛性支持フレーム8004に取り付ける。キャノ
ピー8001は、地面に掛けて粗いシール8005を形成する。キャノピー内部
のボリューム8006は、上述したように、エアブラストのエネルギーを希釈す
るのに十分である。キャノピー8001は、爆破中および爆破後に制御下でガス
を通気できるよう、その本体8007または頂部8008に幾つかの大きい、ま
たは多数の小さい穴を有することができる。
【0059】 可撓性キャノピーの内容積は、好ましくは約50m3から200m3の範囲、よ
り好ましくは約50m3から100m3の範囲、最も好ましくは約75m3から1
00m3の範囲である。剛性エンクロージャの内容積は、好ましくは約1m3から
10m3の範囲、より好ましくは約2m3から10m3の範囲、最も好ましくは約
2m3から5m3の範囲である。
【0060】 上述したエンクロージャを使用して、少量装薬爆破装置以外の機器を含め、圧
力波を抑制することができる。例えば、エンクロージャはドリル、インパクト・
ブレーカなどを含むことができる。
【0061】 (圧力波およびフライロック抑制バリア) 圧力波およびフライロック抑制バリアは、少量装薬爆破の中間から遠距離領域
で、騒音またはほぼ弱めたエアブラストを遮断、吸収および/または偏向する。
吸音材料のバリアを作業区域と騒音からの保護区域(ビル、居住地、運動場など
)との間に構築する。バリアは、保護区域の上に、またはそこから離して騒音エ
ネルギーを吸収および/または偏向するよう配置される。縦坑作業区域の場合、
騒音バリアは縦坑の裏打ちとして組み立てることができる。
【0062】 この同じ装置を、近接作業区域から逃げるフライロックの遮断に使用すること
もできる。騒音を最適に吸収および偏向する位置に配置することに加えて、バリ
アは、直接の飛行線、高速フライロック、またはアーチ状弾道を辿るより低速の
フライロックも遮断するよう配置される。バリアの内側を裏打ちする騒音吸収材
料の層を、騒音吸収材料を保護しながらフライロックの衝撃を吸収することがで
きる網目または他の材料の層で保護する必要があることもある。
【0063】 図9は、圧力波およびフライロック抑制バリア9001の構造の切断側面図を
示す。バリア・フレーム9002は、木製梁または構造鋼部材から構築すること
ができる。バリアが自立構造である場合は、支持するため、垂直部材を地中の穴
9003に挿入してもよい。主バリア構造または外皮9004は、合板または薄
板金から作成し、吸音タイル、重いカンバスまたは興行用コンベヤ・ベルトなど
の吸音材料で覆うことができる。図10は、作業現場10002の周囲にこのよ
うなバリア10001を展開して、エアブラストおよびフライロックに敏感な区
域10003を保護する方法を示す。作業現場10002から構造へと延在する
線と、作業現場からバリア10001の端部へと延在する線とによって画定され
る角度「θ」は、通常は少なくとも約30°で、約90°以下であり、約45°
が好ましい。
【0064】 独立式バリアは、通常、2から4メートルの高さで、通常は地中に0.5から
1m係留される。 (エアブラストを抑制する噴霧装置) ドリル孔部から逃げたエアブラスト、または爆破点の周囲の破片状岩石は、音
速で、またはそれ以上の速度で移動する。爆破点のすぐ周囲におけるエアブラス
トのパルス幅は、数ミリ秒のオーダーである。噴霧した流体粒子の雲または霧を
通過させることにより、エアブラストまたは逃げる作動流体からエネルギーを抽
出することが可能である。スプレーは、スプレー粒子の表面積を増加させるため
、霧化しなければならない。任意の質量の流体では、総表面積は小滴数の立方根
に比例する。エネルギー抽出のメカニズムは、高温ガスから流体粒子への対流お
よび伝導性熱伝達によるものである。スプレーの量が十分に大きく、霧が十分に
細かければ、その結果生じる霧の雲は、エアブラストおよび拡張する作動流体か
ら十分なエネルギーを抽出し、したがって発生源付近でエアブラストの振幅およ
びパルス幅を減少させることができる。噴霧化した流体スプレーは、機械的エア
ブラスト抑制装置の幾つかの比較し、比較的容易に生成して、適用できるという
利点を有する。さらに、スプレーは、塵の抑制を補助するという有利な副作用を
有する。
【0065】 エアブラスト・エネルギーの大部分で効果的な熱伝達を達成するため、高度に
噴霧化し、体積の大きい水などの流体で作業面を包囲する必要がある。小滴のサ
イズは、好ましくは約1mmから0.01mmの範囲、より好ましくは約0.5
mmから0.01mm、最も好ましくは約0.1mmから0.01mmである。
発射時点で作業面の周囲に浮遊する流体の体積は、使用する爆薬または推進剤の
装薬重量に依存する。流体の体積は、好ましくは約10リットル/kgから20
00リットル/kg、より好ましくは約50リットル/kgから2000リット
ル/kg、最も好ましくは約100リットル/kgから2000リットル/kg
の範囲である。
【0066】 図11は、作業面11002の発射位置にある典型的な少量装薬掘削機110
01を示す。少量装薬爆破装置11003は、ドリル孔部11004内に配置さ
れる。水などの流体を噴霧化するスプレー・システム11005を、機械110
01に装着し、機械11001とドリル孔部11004間の作業区域11007
を包囲するスプレー・パターン11006を生成するのに使用することができる
【0067】 加圧した作動流体をドリル孔部の一部に迅速に導入し、穴を密封するため、本
発明の一部として使用することができる新規のガス発生器装置の実施形態を、図
12に示す。これは、推進剤14008を含むカートリッジ14004を含み、
これは手作業でカートリッジ・ハウジング14012に挿入する。カートリッジ
14004は、カートリッジ・ハウジング14012内に完全に入れるか、カー
トリッジ14004の遠位端がカートリッジ・ハウジングの砲口端14016か
ら小距離だけ突出することができる(通常は、カートリッジ全長の約3分の1以
下が、カートリッジ・ハウジングの砲口端14016より突出する)。カートリ
ッジ14004は、金属ベース14020をプラスチックのカートリッジ本体1
4024に取り付けて作成することができる。あるいは、カートリッジ1400
4は、プラスチック、圧縮紙、または消費者用火工品に使用する可燃性材料を含
む他の適切な材料など、1つの材料のみから形成してもよい。
【0068】 カートリッジ14004を挿入したら、次にカートリッジ・ハウジング140
12を、全ねじ、溝ねじ、差込みタイプの耳、または他の適切な取付け機構によ
って、長い込め棒14028の端部に取り付ける。込め棒14028は、通常は
延長シリンダによって下部構造に取り付けられ、カートリッジ・ハウジング14
012が穴の底に、またはその付近で停止するよう、ドリル孔部14032に挿
入される。込め棒は、任意の適切な下部構造に装着することができ、これは穿孔
機能を実行するドリルを含んでも、含まなくてもよいことを理解することができ
る。
【0069】 装置を完全に挿入したら、カートリッジ14004内の推進剤14008を開
始し、推進剤14008が燃焼して、穴の底部分に制御された高圧を生成する。
推進剤14008は、機械的点火ピン14036によって開始することができ、
これ自体は点火ピン・アセンブリ14040によって作動し、カートリッジ・ベ
ース14020に挿入された衝撃式伝爆薬14044を打撃する。あるいは、電
気的伝爆薬を使用し、込め棒に延在する線の対で電気接点を通して電流パルスを
伝達することにより開始してもよい。開始手段は、誘導結合など、他の任意の開
始方法を使用することができる。
【0070】 現在、ドリル孔部14032は、リーマ/パイロット・ビットの組合せで形成
し、したがってドリル孔部14032の遠位部分14048は、ドリル孔部14
032の近位部分14052より小さい直径である。カートリッジ・ハウジング
14012の外側は、わずかなテーパ14056を有し(遠位端に向かって直径
が小さくなる)、したがってカートリッジ・ハウジング14012の外側が、ド
リル孔部14032の遠位部分14048と近位部分14052との間に形成さ
れた段または隆起14060で停止すると、挿入が停止する。テーパ14056
は、好ましくは0.5から3°の範囲、最も好ましくは0.5から1.5°の範
囲である。
【0071】 図13で示すように、階段状ドリル孔部14032の隆起14060およびカ
ートリッジ・ハウジング14012のテーパ14056は、岩石破壊プロセス中
に穴底部15008の加圧ガスの流れを制限するシール15004を形成する。
カートリッジ・ハウジング14012の遠位端の部分切断図は、カートリッジ本
体14024および推進剤14008がカートリッジ・ハウジング14012内
に配置されていることを示す。
【0072】 代替密封技術も可能である。例えば、図14に示すように、カートリッジ・ハ
ウジング14012は、ドリル孔部14032の遠位部分14048に十分に締
り嵌めされている先端に、直線の一定直径部分16004を有することができる
。この密封方法は、発射後に装置が穴底部15008から跳ね返っても、ほぼ一
定のままであるギャップ16008を提供する。
【0073】 ドリル孔部14032の遠位部分14048の直径は、好ましくは30から1
50mmの範囲、最も好ましくは50から120mmの範囲である。推進剤14
008の量は、好ましくは100から750グラムの範囲、最も好ましくは20
0から450グラムの範囲である。穴の底部直径(D)に関して表現されるパイ
ロット穴(ドリル孔部14032の遠位部分14048)の長さ(L)は、好ま
しくは0.5から6のL/D範囲、より好ましくは1から3のL/D範囲である
。高圧推進剤ガス製品に使用可能な総容積は、ガスの平均密度が好ましくは10
0から750kg/m3、最も好ましくは200から500kg/m3になるよう
な値である。
【0074】 本発明の以上の説明は、例示および説明のために提示されている。さらに、説
明は、本発明を本明細書で開示された形態に制限するものではない。したがって
、上記の開示、および関連技術分野の技術または知識にふさわしい変形および改
修は、本発明の範囲に入る。以上で説明した実施形態は、さらに、本発明を実践
するために知られている最適のモードを説明し、他の当業者が、本発明をこのよ
うな、または他の実施形態の形で、本発明の特定の用途または使用法によって必
要とされる様々な変更を加えて使用できるようにするためのものである。添付の
請求の範囲は、従来技術によって許容される範囲まで代替実施形態を含むと解釈
されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 特定の掘削作業に適しているエアブラスト抑制装置、騒音低減装
置、およびフライロック制御装置を選択するための少量装薬爆破推定装置および
/または作業者が使用することができる決定樹である。
【図2】 垂直方向および水平方向両方のフライロックの軌跡の例示として
のグラフである。
【図3】 ドリル孔部内の高圧作動流体の流れを分断し、エネルギーを消失
させるための一連の高圧バッフルを含む密封部材の側面図である。
【図4】 ドリル孔部のカラー領域からのフライロックを遮断するための装
置の断面図である。
【図5A】 ドリル孔部のカラーの周囲に設置されていて、ステミングまた
はガス注入手段により固定されているカラー囲い板の図5Bの5A−5A線に沿
って切断した側面図である。
【図5B】 ドリル孔部のカラーの周囲に設置されていて、ステミングまた
はガス注入手段により固定されているカラー囲い板の図5Aの5B−5B線に沿
って切断した平面断面図である。
【図5C】 ステミングまたはガス注入装置から切り離したカラー囲い板の
他の実施形態の側面図である。
【図6】 ドリルと一緒に使用するためのカラー囲い板の他の実施形態の側
面図である。
【図7A】 図7Bの7A−7A線に沿って切断した側面図である。
【図7B】 囲い板を動かす前に、数個の爆破を行えるように設置されたア
ース囲い板の平面図である。
【図8A】 少量装薬爆破機械の底部の近い方の端部に取り付けられている
エンクロージャの壁部を貫通する断面の側面図である。
【図8B】 少量装薬爆破機械の底部の近い方の端部に取り付けられている
エンクロージャの壁部を貫通する断面の分解図である。
【図8C】 エンクロージャの他の構成の等角投影図である。
【図8D】 孔部ボーリング、少量装薬爆破および立坑掘削の際の、衝撃破
壊用の掘削装置上で使用することができるように、支持ケーブルに固定されてい
るエンクロージャの側面図である。
【図9】 圧力波抑制およびフライロック制御用の可動バリヤの側面図であ
る。
【図10】 少量装薬爆破作業現場からある領域を保護するために展開する
ことができる圧力波フライロックバリヤの相対的位置のレイアウトの平面図であ
る。
【図11】 圧力波抑制のための噴霧スプレー・パターンを備える、発火位
置にある少量装薬掘削機械の側面図である。
【図12】 ある実施形態のガス・ゼネレータの側断面図である。
【図13】 図12のガス・ゼネレータの部分側面図である。
【図14】 他の実施形態のガス・ゼネレータの部分側面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 09/288,735 (32)優先日 平成11年4月9日(1999.4.9) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ガーブリロウビック、ミハイロ アメリカ合衆国 80222 コロラド州 デ ンバー サウス レイドン ストリート 3272 (72)発明者 ワトソン、ジョン ディ. アメリカ合衆国 80439 コロラド州 エ バーグリーン ウェスト メドウ ロード 34804 (72)発明者 ジョージーオー、ピーター エヌ. オーストラリア国 2075 ニューサウスウ ェールズ州 セント アイブズ バーラニ ア アベニュー 1 (72)発明者 ブランソン、ジェフリー ダブリュ. オーストラリア国 6210 西オーストラリ ア州 マンジュラ キャサリン ストリー ト 4

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力波制限を受ける領域近くに位置している爆破対象物が、
    それ自身の孔部内に解放されたか、発生し、前記孔部内に位置する密封部材によ
    り前記孔部内に密封された加圧作動流体により爆破される、少量装薬爆破で使用
    するための一つまたはそれ以上の圧力波抑制装置を選択するための方法であって
    、 (a)爆破する前記爆破対象物の少なくとも一部から選択した距離のところの
    、圧力波レベル要件を決定するステップと、 (b)選択した各距離のところで、圧力波抑制装置が存在しない状態で、前記
    少量装薬爆破が発生する、抑制されていない圧力波レベルを測定するステップと
    、 (c)必要なレベルの圧力波抑制を決定するために、前記圧力波レベル要件を
    、前記抑制されていない圧力波レベルと比較するステップと、 (d)の圧力波抑制の前記必要なレベルを、複数の各圧力波抑制装置に対する
    圧力波抑制のレベルと比較するステップと、 (e)必要なレベルの圧力波抑制を行うために、前記複数の圧力波抑制装置の
    中から一つまたはそれ以上の圧力波抑制装置を選択するステップとを含む方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法において、前記複数の圧力波抑制装置が
    、下記の圧力波抑制装置の中の少なくとも二つを含む方法: (i)一つまたはそれ以上の非直線性経路を通して前記作動流体の流れを方向
    づけるために、前記爆破対象物の孔部内に位置するダウンホール圧力波抑制装置
    、 (ii)前記作動流体の少なくとも一部を複数の熱伝達面を持つ熱エネルギー
    吸収材と接触させるために、前記孔部内に位置するダウンホール圧力波抑制装置
    、 (iii)一つまたはそれ以上の非直線性経路を通して前記作動流体の流れを
    方向づけるために、前記ドリル孔部の開口部またはその近くに位置するカラー圧
    力波抑制装置、 (iv)前記作動流体の少なくとも一部を、複数の熱伝達面を持つ熱エネルギ
    ー吸収材と接触させるために、前記孔部の開口部またはその近くに位置するカラ
    ー圧力波抑制装置、 (v)一つまたはそれ以上の非直線性経路を通して、前記作動流体の流れを方
    向づけるために、前記孔部の開口部の周囲の爆破対象物の表面上に位置するマッ
    ト、 (vi)前記作動流体を前記マットの複数の熱伝達面と接触させることにより
    、前記作動流体から熱エネルギーを吸収するために、前記孔部の開口部の周囲の
    爆破対象物の表面上に位置するマット、 (vii)前記作動流体を収容し、大気内へ前記作動流体が放出するのを防止
    するために、前記孔部の開口部をほぼ取り巻き、囲んでいるエンクロージャ、 (viii)前記圧力波エネルギーの少なくとも一部を吸収および/または偏
    向ために、前記孔部の開口部と感度の高い領域との間に位置するバリヤ、 (ix)前記作動流体から熱エネルギーを吸収するために、前記爆破対象物の
    表面に隣接する空気内に浮遊している複数の噴霧液体の小滴。
  3. 【請求項3】 請求項1記載方法において、ステップ(c)において、少量
    装薬爆破中に、三つまたはそれ以上の圧力波抑制装置が選択され、使用される方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の方法において、前記決定ステップ(a)が、 機械圧力波要件および人員圧力波要件の中の少なくとも一方を決定するステッ
    プと、 前記圧力波制限区域に対する最大許容圧力波レベルである作業圧力波要件を決
    定するステップと、 機械圧力波要件および人員圧力波要件の中の少なくとも一方を、機械圧力波要
    件および人員圧力波要件の中の少なくとも一方のもっと制限的な前記作業圧力波
    要件と比較するステップとを含み、前記作業圧力波要件が圧力波レベル要件であ
    る方法。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の方法において、機械圧力波要件および人員圧
    力波要件の少なくとも一方が、前記機械圧力波要件および前記人員圧力波要件の
    両方を含む方法。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の方法において、さらに、 作業フライロック距離要件、人員フライロック距離要件、および機械フライロ
    ック距離要件の中の少なくとも二つを決定するステップを含む方法。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の方法において、さらに、 フライロック距離要件を決定するために、作フライロック距離要件、人員フラ
    イロック距離要件および機械フライロック距離要件の中の少なくとも二つを比較
    するステップを含む方法。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の方法において、さらに、 フライロックに対する保護が必要かどうかを決定するために、前記フライロッ
    ク距離要件を制御していないフライロック距離と比較するステップを含む方法。
  9. 【請求項9】 請求項1記載の方法において、前記密封部材が機械に取り付
    けられていて、少量装薬爆破作業中、前記機械が前記孔部上に留まる方法。
  10. 【請求項10】 請求項2記載の方法において、前記選択ステップ中、前記
    マットが選択され、さらに、 前記マットを通して、前記爆破対象物内の複数の孔部内に前記密封部材を順次
    挿入するステップと、 複数の孔部を形成するために、前記マットを通してドリルを順次挿入するステ
    ップ、の中の少なくとも一方を含み、二つの挿入ステップ中、前記マットが固定
    位置に留まる方法。
  11. 【請求項11】 請求項1記載の方法において、さらに、前記少量装薬爆破
    とは異なる少量装薬爆破プロセス中に圧力波を発生するために、ステップ(a)
    −(c)を反復するステップを含む方法。
  12. 【請求項12】 請求項2記載の方法において、ステップ(e)中に、装置
    (i)、装置(ii)および装置(iii)の中の少なくとも一つが選択される
    方法。
  13. 【請求項13】 請求項1記載の方法において、(i)ステップ(a)が、
    作業圧力波要件、機械圧力波要件、および人員圧力波要件の中の少なくとも二つ
    を決定するステップを含み、(ii)ステップ(b)が、前記爆破対象物の少な
    くとも一部からの対応する選択距離において、作業圧力波要件、機械圧力波要件
    、および人員圧力波要件の中の少なくとも二つ各要件に対する、対応する抑制さ
    れていない圧力波レベルを決定するステップを含み、(iii)ステップ(c)
    が、圧力波抑制の対応するレベルを決定するために、作業圧力波要件、機械圧力
    波要件、および人員圧力波要件の中の少なくとも二つを前記対応する抑制されて
    いない圧力波レベルと比較するステップを含み、(iv)圧力波抑制の対応する
    各レベルに対して、ステップ(d)および(e)が反復して実行される方法。
  14. 【請求項14】 対象物を少量装薬爆破するための方法であって、 (a)前記爆破対象物の少なくとも一部を爆破マットでカバーするステップと
    、 (b)前記爆破マットを通して前記爆破対象物の少なくとも一部内に孔部をド
    リルで開けるステップと、 (c)前記爆破マットを通して前記孔部内にエネルギー物質を挿入するステッ
    プと、 (d)前記孔部から破砕をスタートさせ、伝播させるために、前記孔部内の前
    記エネルギー物質からエネルギーを放出するステップとを含む方法。
  15. 【請求項15】 請求項14記載の方法において、前記挿入ステップ(c)
    が、前記エネルギー物質が解放した作動流体が、前記孔部から漏洩するのを防止
    するために、前記孔部内に密封部材を挿入するステップを含む方法。
  16. 【請求項16】 請求項14記載の方法において、前記破砕が突き抜けコー
    ン破砕である方法。
  17. 【請求項17】 請求項14記載の方法において、前記ボーリング・ステッ
    プが、前記マット内に孔部を形成し、前記マット内の前記孔部を通して前記ドリ
    ルの少なくとも一部を挿入するステップを含む方法。
  18. 【請求項18】 請求項14記載の方法において、前記爆破マットが、複数
    の柔軟なマットまたは異なるメッシュ・サイズを含む方法。
  19. 【請求項19】 請求項14記載の方法において、さらに、ステップ(a)
    において設置した前記爆破マットでカバーされている前記爆破対象物の第2の部
    分に対して、ステップ(b)−(d)を反復して実行する方法。
  20. 【請求項20】 爆破対象物を少量装薬爆破するための方法であって、 (a)最初に、爆破対象物の少なくとも一部上に爆破マットを設置するステッ
    プと、 (b)二番目に、爆破マット内の孔部を通して前記爆破対象物の孔部内に密封
    部材を挿入するステップと、 (c)三番目に、前記孔部の底部から破砕をスタートし、伝播させるために、
    前記孔部内で作動流体を加圧するステップとを含む方法。
  21. 【請求項21】 請求項20記載の方法において、前記爆破マットが、下か
    ら上へ順次積層した複数のマットを含み、前記複数のマットの中の少なくとも二
    つが、複数の貫通孔を持ち、前記マットの一方内の前記複数の貫通孔が、他のマ
    ット内の複数の貫通孔とは異なるサイズを持つ方法。
  22. 【請求項22】 請求項21記載の方法において、前記複数の各マットが、
    複数のメッシュ・サイズを持ち、前記複数のマットの中の少なくとも二つが異な
    るメッシュ・サイズを持つ方法。
  23. 【請求項23】 請求項21記載の方法において、第1のマットの第1のメ
    ッシュ・サイズが、第2のマットの第2のメッシュ・サイズの約250%以下で
    ある方法。
  24. 【請求項24】 請求項21記載の方法において、前記マットの底部が、前
    記マットを通して縦方向に延びていて、前記マットの周辺部分上に開口部を持つ
    複数の通路を含む方法。
  25. 【請求項25】 請求項24記載の方法において、前記マットの頂部を通し
    て作動流体が漏洩するのを防止する一つの層を含み、それにより、前記作動流体
    が、前記複数の通路および前記マットの周辺部上の前記開口部を通して強制的に
    送られる方法。
  26. 【請求項26】 爆破対象物の孔部内に位置するエネルギー物質の始動によ
    る少量装薬爆破からの圧力波を抑制するための装置方法であって、 貫通して延びる少なくとも一つの非直線性通路を含み、前記孔部内に位置する
    密封部材と係合する装置を備え、エネルギー物質が放出したガスが、少なくとも
    一つの非直線性通路を流れ、それにより、圧力波エネルギーが消散する装置。
  27. 【請求項27】 請求項26記載の装置において、前記装置が複数の非直線
    性通路を備える装置。
  28. 【請求項28】 請求項26記載の装置において、前記非直線性通路が曲が
    りくねっている装置。
  29. 【請求項29】 請求項26記載の装置において、前記装置が繊維質材料で
    ある装置。
  30. 【請求項30】 請求項26記載の装置において、前記装置が複数のバッフ
    ルを含む装置。
  31. 【請求項31】 請求項26記載の装置において、前記装置が個々の粒子の
    充填ベッドを含む装置。
  32. 【請求項32】 請求項31記載の装置において、前記複数のバッフルが、
    それぞれ、弾性材料で支持されている装置。
  33. 【請求項33】 請求項26記載の装置において、前記装置が、異なる長さ
    を持つ二つまたはそれ以上の非直線性通路を含む方法。
  34. 【請求項34】 請求項26記載の装置において、前記装置が、エネルギー
    物質の始動の間、前記孔部内に挿入するための密封部材を収容するための貫通し
    て延びる通路を持つ装置。
  35. 【請求項35】 請求項26記載の装置において、前記装置が、前記エネル
    ギー物質と前記孔部の開口部との間の前記孔部内に位置する装置。
  36. 【請求項36】 請求項26記載の装置において、前記装置が、前記孔部の
    前記開口部またはその近くに位置していて、前記非直線性通路が、前記孔部と連
    絡している装置。
  37. 【請求項37】 爆破対象物の孔部内に位置するエネルギー物質の始動から
    の圧力波を抑制するための装置であって、 圧力波を抑制するために、前記孔部の前記開口部をほぼ取り巻き、取り囲んで
    いて、前記圧力波を吸収し、放散し、または反射するための材料の少なくとも一
    つの層と、およびフライロックを偏向させるために、前記エンクロージャの内面
    上に位置する耐衝撃材料の少なくとも一つの層を持つエンクロージャを備え、前
    記耐衝撃材料の層が、少なくとも一つの層をフライロックから保護するために、
    前記圧力波を吸収し、放散し、または反射するための材料の少なくとも一つの層
    の内面上に位置していて、前記爆破対象物を破砕させるために、前記孔部内の加
    圧媒体を密封するための密封物質と、ドリルおよび衝撃破壊装置の少なくとも一
    方が、前記エンクロージャ内に収容されている装置。
  38. 【請求項38】 請求項37記載の装置において、前記加圧媒体がガスであ
    り、前記エンクロージャが、大気中に前記ガスを放出するための複数の漏洩ベン
    トを備える装置。
  39. 【請求項39】 請求項37記載の装置において、前記エンクロージャが宙
    釣りキャノピーである装置。
  40. 【請求項40】 請求項37記載の装置において、前記エンクロージャが柔
    軟なエンクロージャである装置。
  41. 【請求項41】 請求項37記載の装置において、前記耐衝撃層が金属を含
    む装置。
  42. 【請求項42】 請求項37記載の装置において、前記エンクロージャが、
    ある容積を囲んでいて、前記容積が少なくとも約4立方メートルである装置。
  43. 【請求項43】 請求項37記載の装置において、前記エンクロージャが、
    前記エネルギー物質の始動により、前記孔部からの破砕の形成および伝播中、そ
    のエンクロージャ内部のガス圧が、約15KPa以下に維持されるように十分な
    容積を含む装置。
  44. 【請求項44】 請求項37記載の装置において、前記エンクロージャの壁
    部の下部が、フライロックから保護するために、前記壁部の前記上部と移動でき
    るように係合している複数のフラップを含む装置。
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