JP2003130600A - 発破掘削の装薬方法と装薬装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人手作業で行われている装薬作業を機械化す
ることによって作業効率の改善と労力の低減を図り、作
業精度の確立と均一な仕上がりを確保できる発破掘削の
装薬方法と装薬装置並びにこれらに使用する込棒と充填
材を提供する。 【解決手段】 本発明による発破掘削の装薬方法と装薬
装置１０は、穿孔２に爆薬３を装填して充填材４で封鎖
する発破掘削の装薬において、装填した爆薬３を加振動
する込棒１１による充填材４の伸張で封鎖することを特
徴としており、人手を廃して施工精度の均一化と作業効
率の向上を達成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発破掘削の装薬方
法と装薬装置並びに込棒と充填材に関し、特に、発破掘
削における装薬作業を機械化によって効率化する発破掘
削の装薬方法と装薬装置並びにその装薬方法と装薬装置
に用いる込棒と充填材に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネルの掘削における主要工法とし
て、発破による掘削工法が従来から採用されている。

【０００３】発破による掘削工法では、穿孔から始まっ
て各種の作業を経ながらロックボルト打設等の支保作業
までの工程が、順序を追って繰り返されて行われてい
る。このために、掘削速度を向上させるためには、各作
業単位の施工時間を短縮させるか段取変えのような作業
の移行時間を短縮させることが極めて大きな重みを持つ
ことになる。

【０００４】上記の作業工程の中でも、穿孔、装薬及び
発破の作業は、或る統計によると全行程に要する所要時
間の約２０％強を占めているが、最初に行われるこれら
の作業は極めて人工的形態が強いものであり、他の作業
の効率化動向に比較してその改善速度は遅々としてい
る。

【０００５】従来における装薬の作業工程は、図５に示
す概要工程に成っている。装薬作業は、最初に、岩盤１
に図５（ａ）に示すような削岩された穿孔２を形成して
おり、次いで、この２ｍに近い穿孔２の内部には、爆薬
３と充填材（俗称、“あんこ”）４を挿入する際に使用
する中空パイプ５を装填している。

【０００６】中空パイプ５は、図５（ｂ）のように配置
され、図示のようにその内部を案内された爆薬３が穿孔
２の最先端に向けて最初に装填される。このように、中
空パイプ５は、穿孔２の凹凸が激しい削岩面６に対して
も爆薬３や充填材４を円滑に移送して、正規の位置に設
定できるように配置されるものであり、発破機能として
は特別の意味を有するものでない。

【０００７】爆薬３が装填されるのに次いで、図５
（ｃ）に示すように中空パイプ５を引き抜きながら、込
棒７によって爆薬３を封鎖する充填材４が中空パイプ５
内を移送され、爆薬３の後方に２〜３個の充填材４が配
置される。

【０００８】充填材４が配置されると、中空パイプ５は
穿孔２から完全に引き抜かれるものであり、充填材４の
封鎖作業が図５（ｄ）に示すように行われる。

【０００９】封鎖作業は、図示のように充填材４を込棒
７によって叩き潰すという手作業によって行われている
が、充填材４による爆薬３の封鎖は、発破効率を向上さ
せるために重要な作業であり、爆薬３の設置と充填材４
による爆薬３の封鎖は、精密かつ均一に施工される必要
があるにも拘わらず、以下の理由から所望の目的が達成
されていない状況にもあった。 充填材４における強度管理が必ずしも徹底されてい
ない。 穿孔内における充填材４の配置状態が確認できな
い。 充填材４の叩きによる伸張が不安定で封鎖状態が徹
底されていない。 人手による叩きは個人差や疲労の現れによって均一
に実施されない。 人手による叩きは均一に実施されないので込棒が破
損し易い。

【００１０】又、従来の作業では、図示したように爆薬
を装填する穿孔が2ｍ程度に構成されていることから、使
用する中空パイプは同様に2ｍ程度の長さを要し、同じく
込棒にあってもその作業面から２〜２．５ｍの長さを確
保している。

【００１１】そして、その作業においては、このように
長尺の中空パイプもしくは込棒を穿孔に挿入したり、引
き抜いたりするものであり、さらに1の穿孔から次の穿孔
へと移動させる必要があることから、単なる前後動ばか
りでなく、これを振り回すことも必要とし、充填材を叩き
潰すことと共に多大の労力を費やす問題点を抱えてい
る。

【００１２】これに加えて、作業員が行っている叩き作
業は、手や腕等に腱鞘炎を患らわせる等の安全管理上の
問題も提起している。

【００１３】しかしながら、トンネル工事の全体効率を
向上させるためには、上述したように個々の作業工程に
おいて、その改善を図ることが求められており、人的作
業の色彩が強い装薬の作業においても例外なく作業の改
善を図る必要がある。

【００１４】さらに、上記の各問題点は本質的に改善を
要するものであり、全体効率の向上と共に根本的な改良
を指向する段階にきているものである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な状況に鑑みて提案するものであり、従来から最も人手
作業で行われている装薬作業についても、その機械化に
よって作業効率の改善と労力の低減を図ることで、作業
精度の確立と均一な仕上がりとを確保できる発破掘削の
装薬方法と装薬装置並びにこれらに使用する込棒と充填
材を提供している。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明による発破掘削の
装薬方法は、穿孔した発破孔に爆薬を装填して充填材で
封鎖する発破掘削の装薬方法において、装填した爆薬が
加振動する込棒による充填材の伸張で封鎖されることを
特徴としており、人手を廃して施工精度の均一化と作業
効率の向上を達成している。

【００１７】本発明による装薬装置は、上記発破掘削の
装薬方法に用いる装薬装置であって、充填材の込棒と該
込棒を装着自在にして加振動する打撃銃から構成され、
打撃銃を圧搾空気で駆動することを特徴としており、人
手を廃する装薬方法を円滑に推進して施工精度の均一な
作業を効率的に実施できる。

【００１８】本発明による込棒は、上記発破掘削の装薬
方法と装薬装置に用いる込棒であって、一端に打撃銃の
装着体に嵌入する補強部材を装着することを特徴として
おり、打撃銃と込棒との装着と加振動作働とを確実にし
ている。

【００１９】本発明による充填材は、上記発破掘削の装
薬方法に用いる充填材であって、充填材の強度を加振動
する込棒によって伸張される粘性度以上にすることを特
徴としており、発破孔への充填材の挿入を円滑にすると
同時に装填して在る爆薬の封鎖を確実にしている。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明による発破掘削の装薬方法
と装薬装置は、装填した爆薬が加振動する込棒による充
填材の伸張で封鎖されるように、充填材の込棒と込棒を
装着自在にして加振動する打撃銃から構成されて打撃銃
を圧搾空気で駆動することを特徴としており、装薬方法
は、人手を廃して円滑に推進され施工精度の均一な作業
を効率的に実施できる。

【００２１】以下に、本発明による発破掘削の装薬方法
と装薬装置の各実施の形態を図面に基づいて詳細に説明
するが、従来例と同様の部位については同一の符号で表
示している。

【００２２】図１は、本発明による装薬装置の実施の形
態を示す斜視図であり、図において、装薬装置１０は、
充填材の込棒１１とこれを装着自在にしている打撃銃１
２から構成されている。

【００２３】充填材の込棒１１は、図２に示す実施の形
態のように、直径３ｃｍの木材から成る丸棒１３で構成
され、その長さは約２〜２．５ｍであるが、これらの直
径と長さは、発破掘削における穿孔の長さで決められて
くるものであり、特定されるものでない。

【００２４】丸棒１３の一端には、補強部材１４が装着
されており、後述する打撃銃１２との嵌合を密にすると
共に打撃銃１２による加振動を丸棒１３に正確に伝達で
きるように考慮されている。

【００２５】即ち、補強部材１４は、丸棒１３に装着す
るための円筒部１５とこれを一端で塞ぐ底部１６及び底
部の外面１７に設けられている突出部１８から構成され
ており、鋼材を材質にしている。突出部１８は、焼き入
れによってその硬度を増強されており、打撃銃１２から
の加振動衝撃に充分に対応できるように構成されてい
る。

【００２６】打撃銃１２は、実施の形態を示す図３とし
て、一部を断面にした側面図（ａ）と側面図（ａ）を
（ｂ）矢視した正面（ｂ）によって詳細に表現されてい
る。

【００２７】本実施の形態における打撃銃１２は、市販
されている釘打機等と同様の稼働機構を装備している装
置本体１９と嵌合することで込棒１１を装着自在にして
いる装着部２０及び圧搾空気の供給を受ける給気孔２１
から構成されている。

【００２８】装着部２０は、図４の断面図で示すよう
に、丸棒１３の補強部材１４と密に嵌合する円筒部材２
２から構成されていており、その内部底面２３に円筒部
材２２の軸方向に振動する作動芯２４を備えている。円
筒部材２２には、図示のように込棒１１の補強部材１４
が遊嵌されると共に、作動芯２４に補強部材１４の突出
部１８を嵌入させており、打撃銃１２に対する込棒１１
の装着を堅固にしている。

【００２９】円筒部材２２は、鋼製の板材を圧延加工す
ることで内部底面２３を有する壺状に形成されており、
補強部材１４との寸法関係を遊嵌状態に維持できるよう
に設定している。込棒１１は、円筒部材２２に密に装着
されることで振動させる際の芯を正確に維持されてお
り、充填材４の叩き潰しを安定した所望の動作形態に確
保している。

【００３０】又、込棒１１の安定した動作状態は、充填
材４に衝突させる形態も一定に維持されることになり、
結果的に丸棒１３の先端部に発生していた割れやささく
れを減少させて、込棒１１の耐用年数を増長させてい
る。

【００３１】作動芯２４は、鋼材を切削加工した後に焼
き入れによって硬度を強化して製造されており、中央部
には嵌入穴が形成されており、補強部材１４に設けられ
た突出部１８を嵌入できるように構成されている。

【００３２】一方、給気孔２１から圧搾空気の供給を受
けている装置本体１９は、圧搾空気を作動芯２４の駆動
動力として使用しており、一般的な内部機構による空気
−機械の形態変換によって作動芯２４を前後方向に振動
させるように構成している。

【００３３】そして、作動芯２４の始動は、把握部２５
の正面に設けた操作スイッチ２６を握ることによって開
始し、これを開放することによって作動芯２４の振動を
停止している。

【００３４】尚、本実施の形態では、装置本体１９の駆
動源として圧搾空気を採用しているが、本発明による装
薬装置はこの実施の形態に限定されるものでなく、トン
ネル現場における隧道の長大化等によって、圧搾空気の
ホースを延長させることが困難な場合等には、装置本体
１９の駆動源を電力にして蓄電池等を用いることも可能
であり、装薬装置１０の機動性を発揮させることもでき
る。

【００３５】図４は、本発明による発破掘削の装薬方法
の実施形態を示す作業工程図である。

【００３６】本実施の形態では、爆薬３を穿孔２の最先
端に向けて装填する工程図４（ａ）から示している。

【００３７】本発明の装薬方法においても、最初に岩盤
１に穿孔２を削岩して形成することは同様である。

【００３８】しかして、本実施の形態では、図４（ａ）
に示しているように爆薬３は、打撃銃１２から取り外し
た込棒１１によって、穿孔２の先端に直接装填されてい
るものであり、従来の作業で使用されていた中空パイプ
の使用を省略している。

【００３９】次いで、図４（ｂ）に示すように爆薬３を
封鎖するために、充填材４を爆薬３の後方に２〜３個を
配置するが、この充填材４の挿入も、込棒１１を用いて
中空パイプの使用無しで直接行っている。

【００４０】以上のような爆薬３と充填材４の直接挿入
は、充填材４の粘性強度を大幅に強化することで可能に
している。

【００４１】即ち、充填材４の粘性強度強化は、従来の
叩き潰しを主眼に決めていた粘性強度を、削岩面６に対
して破壊され無いことを主眼することで決定しているか
らであり、充填材４の粘性強度は、穿孔２に対する直接
滑動によっても破壊されずに対応できる程度に強化され
ている。

【００４２】しかしながら、本発明による装薬方法で
は、充填材4の叩き潰しを人手から機械装置に替えるこ
とで行っていることから、充填材４の粘性強度を人手で
叩き潰していた値よりも大幅に増強させても、充填材４
は十分に伸張されることになって、爆薬３は確実に封鎖
されることになる。

【００４３】充填材４による爆薬３の封鎖は、図４(Ｃ)
のように込棒１１を装着した打撃銃１２を用いて行われ
る。

【００４４】爆薬３に継いで装填された充填材４は、打
撃銃１２に込棒１１を装着させた装薬装置１０の操作に
よって打撃され、充填材４の十分な伸張によって爆薬３
は確実に封鎖されている。

【００４５】打撃銃１２の打撃操作は、打撃銃１２の把
握部２５に設けた操作スイッチ２６を握ることによって
開始され、込棒１１は、充填材４に６〜１０ｋｇ／ｃｍ
²の衝撃力を連続的に加えることでこれを叩き潰してい
る。

【００４６】打撃銃１２を所定の回数で打撃操作した後
は、操作スイッチ２６を開放することで込棒１１の打撃
を停止して所望の作業を完了する。

【００４７】尚、本実施の形態では、爆薬３と充填材４と
を穿孔2に装填するに際して中空パイプの使用を省略し
ているが、本発明による装薬方法では、この実施の形態
に限定されるものでなく、充填材４の粘性強度や打撃銃
１２の衝撃力を調整するに際して、その数値を全体的に
柔らかい方に移行させる場合には、中空パイプを使用す
ることもあり得るものである。

【００４８】以上のように、本発明による発破掘削の装
薬方法と装薬装置は、所定の打撃銃と込棒及び粘性強度
が調整された充填材を使用することで、以下の改善効果
を達成できる。 充填材の粘性強度が十分に管理されている。 充填材の封鎖を安定させた高精度に実施できる。 全ての装薬が均一に実施される。 込棒の破損が低減されて使用頻度が向上する。

【００４９】以上、本発明による発破掘削の装薬方法と
装薬装置並びに込棒と充填材を、上記実施の形態に基づ
いて詳細に説明したが、本発明は、これらの実施の形態
に何ら限定されるものでなく、打撃銃、込棒及び充填材等
の具体的な構造や材質に関して、発明の主旨を逸脱しな
い範囲において各種の変更が可能であることは当然のこ
とである。

【００５０】

【発明の効果】本発明による発破掘削の装薬方法は、穿
孔した発破孔に爆薬を装填して充填材で封鎖する発破掘
削の装薬方法において、装填した爆薬が加振動する込棒
による充填材の伸張で封鎖されることを特徴としている
ので、以下の効果を奏している。 填材の粘性強度が十分に管理されている。 充填材の封鎖を安定させた高精度に実施できる。 全ての装薬が均一に実施される。 込棒の破損が低減されて使用頻度が向上する。

【００５１】本発明による装薬装置は、上記発破掘削の
装薬方法に用いる装薬装置であって、充填材の込棒と込
棒を装着自在にして加振動する打撃銃から構成され、打
撃銃を圧搾空気で駆動することを特徴としているので、
人手を廃する装薬方法を円滑に推進して施工精度の均一
な作業を効率的に実施できる効果を奏している。

【００５２】本発明による込棒は、上記発破掘削の装薬
方法と装薬装置に用いる込棒であって、一端に打撃銃の
装着体に嵌入する補強部材を装着することを特徴として
いるので、打撃銃と込棒との装着と加振動作働とを確実
に実施できる効果を奏している。

【００５３】本発明による充填材は、上記発破掘削の装
薬方法に用いる充填材であって、充填材の強度を加振動
する込棒によって伸張される粘性度以上にすることを特
徴としているので、発破孔への充填材の挿入を円滑にす
ると同時に装填して在る爆薬の封鎖を確実に実施できる
効果を奏している。

【図面の簡単な説明】

【 図１】本発明による装薬装置を示す斜視図

【 図２】本発明による込棒の部分断面図

【 図３】本発明による装薬装置を構成している打撃銃
の側面図（ａ）と正面図（ｂ）

【 図４】本発明に用いる打撃銃と込棒との嵌合状態図

【 図５】本発明による発破掘削の装薬方法における実
施の形態図

【 図６】従来の装薬方法を示す工程図

【符号の説明】

１ 岩盤、 ２ 穿孔、 ３ 爆薬、 ４ 充填材、
５ 中空パイプ、６ 削岩面、 ７ 込棒、 １０ 装
薬装置、 １１ 込棒、１２ 打撃銃、 １３ 丸棒、
１４ 補強部材、 １５ 円筒部、１６ 底部、 １
７外面、 １８ 突出部、 １９ 装置本体、２０ 装
着部、 ２１ 給気孔、 ２２ 円筒部材、 ２３ 内
部底面、２４ 作動芯、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 穿孔した発破孔に爆薬を装填して充填材
   で封鎖する発破掘削の装薬方法であって、装填した爆薬
   が加振動する込棒による充填材の伸張で封鎖されること
   を特徴とする発破掘削の装薬方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の発破掘削の装薬方法に
   用いる装薬装置であって、充填材の込棒と該込棒を装着
   自在にして加振動する打撃銃から構成される装薬装置。
3. 【請求項３】 打撃銃が、圧搾空気で駆動されることを
   特徴とする請求項２に記載の装薬装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の発破
   掘削の装薬方法と装薬装置に用いる込棒であって、一端
   が、打撃銃の装着体に嵌入する補強部材を装着されてい
   ることを特徴とする込棒。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の発破掘削の装薬方法に
   用いる充填材であって、充填材の強度が、加振動する込
   棒によって伸張される粘性度以上であることを特徴とす
   る充填材。