JP2004010412A

JP2004010412A - 爆薬薬包

Info

Publication number: JP2004010412A
Application number: JP2002165037A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Sugihara; 杉原　秀明; Yoshimasa Sato; 佐藤　善政
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】爆薬薬包と穿孔壁との間に隙間が存在する場合における爆発性能が、従来の包装ＡＮＦＯ爆薬に比べて著しく向上した爆薬薬包を開発すること。
【解決手段】吸油率５〜２５％、硬度０．１〜１０．０％、であるポーラスプリル硝酸アンモニウム燃料油を含む可燃性物質を配合した爆薬組成物を合成樹脂製の包装袋に充填した爆薬薬包。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、爆薬薬包に関する。詳しくは採石、採鉱等の産業用爆破作業に広く利用される、多孔質粒状（以下ポーラスプリルと呼ぶ）の硝酸アンモニウム（以下硝安と呼ぶ）系の爆薬組成物を包装袋に充填した爆薬薬包に関する。
【０００２】
【従来の技術】
爆破作業等に用いられる産業用爆薬としては、ダイナマイト、含水爆薬、硝安爆薬、硝安油剤爆薬（以下ＡＮＦＯ爆薬呼ぶ）等が良く知られている。これらの爆薬のうち、ＡＮＦＯ爆薬は比較的簡単に製造できる爆薬であり、通常流動性のある粒状を呈しているので、穿孔内に直接流し込んだり、ローダー等の装填機によって装填することもできるという特徴がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＮＦＯ爆薬の主成分は、ポーラスプリル硝安で、爆薬全体の９０重量％以上を占めることが多い。ＡＮＦＯ爆薬は、このポーラスプリル硝安に軽油などの液体燃料成分を混合した爆薬である。一方硝安は水１００ｇに対して０℃で約１２０ｇ、また１００℃においては約９５０ｇ溶解し、水に対して非常に溶解し易い特徴がある。
【０００４】
従ってＡＮＦＯ爆薬は、爆破用の穿孔内に水が存在したり、地下水が浸み込んだり、雨天で穿孔内に水が浸入した場合には、硝安が容易に穿孔内で溶解し、軽油が分離するために爆発性を失うことがある。従って、このような条件下では耐水性のあるダイナマイト、含水爆薬等の包装爆薬が用いられたり、予めポリチューブ製薬筒のような防水性のある包装材料に装填されたＡＮＦＯ爆薬（以下包装ＡＮＦＯ爆薬と呼ぶ）が使用されたりする。
しかし、前者の場合は使用される爆薬がＡＮＦＯ爆薬よりも高価な爆薬であり、発破コストが上昇する。また後者の場合、他の産業用爆薬と比較して低感度であるＡＮＦＯ爆薬であるが故に、爆薬薬包同士に生ずる隙間により伝爆不良の発生が懸念される。更には爆薬薬包と穿孔壁との間に生ずる隙間により爆薬の密閉強度が低下することから、同様の問題を引起すと共に、穿孔内にＡＮＦＯ爆薬を直接装填する場合に比べて十分な発破効果を得られない可能性がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ポーラスプリル硝安の各種物理的性質及び当該硝安を含有する爆薬組成物の酸素平衡値が、その爆薬組成物を合成樹脂製の包装袋に充填した場合の爆轟性能へ与える影響について鋭意研究した結果、特定の物性を備えたポーラスプリル硝安及び燃料油からなる爆薬組成物を充填した爆薬薬包が、従来の包装ＡＮＦＯ爆薬に比べて著しく伝爆感度及び破砕効果の向上した爆薬薬包となることを見出し、本発明を完成させたものである。
【０００６】
すなわち本発明は、
（１）吸油率５〜２５％で且つ硬度０．１〜１０．０％であるポーラスプリル硝酸アンモニウム及び燃料油を含有する爆薬組成物を合成樹脂製の包装袋に充填したことを特徴とする爆薬薬包、
（２）ポーラスプリル硝酸アンモニウムが、粒径２．３６ｍｍ以上及び０．９８ｍｍ以下のものがそれぞれ、０．１重量％以上及び１．０重量％以下の粒度分布を有するポーラスプリル硝酸アンモニウムである（１）項に記載の爆薬薬包、
（３）ポーラスプリル硝酸アンモニウムが、嵩比重０．５５〜０．７６である（１）項乃至（２）項のいずれか一項に記載の爆薬薬包、
（４）ポーラスプリル硝酸アンモニウムが、微小中空粒子を含有するポーラスプリル硝酸アンモニウムとその粉砕品の混合物である（１）項乃至（３）項のいずれか一項に記載の爆薬薬包、
（５）微小中空粒子の含有濃度が、硝酸アンモニウムに対して０．０１〜１０．０重量％である（４）項に記載の爆薬薬包、
（６）爆薬組成物の酸素平衡値が爆薬１ｇ当たり−０．１０〜０．１０ｇとなるように燃料油を含む可燃性物質を配合してなる（１）項乃至（５）のいずれか１項に記載の爆薬薬包、
に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に記載する。
本発明の爆薬組成物に使用されるポーラスプリル硝酸アンモニウムとしては、吸油率が５〜２５％、好ましくは７〜２０％、硬度が０．１〜１０．０％、好ましくは０．１〜７．０％であるポーラスプリル硝安が使用される。ポーラスプリル硝安は、爆薬組成物全体に対して７５〜９８重量％、好ましくは８５〜９５重量％の範囲で使用される。
本発明の爆薬組成物に使用される硝安としては、粒径が２．３６ｍｍ以上及び０．９８ｍｍ以下のものがそれぞれ、０．１重量％以上及び１．０重量％以下である粒度分布を有するものが好ましい。
更に、本発明の爆薬組成物に使用されるポーラスプリル硝安としては嵩比重が０．５５〜０．７６、好ましくは０．６０〜０．７０であるものが好ましい。
更に、本発明の爆薬組成物に使用されるポーラスプリル硝安としてはポーラスプリル硝安内に微小中空粒子をポーラスプリル硝安に対して０．０１〜１０．０重量％、好ましくは０．０５〜５．０重量％の範囲で含有するポーラスプリル硝安が使用され、これを粉砕したポーラスプリル硝安も使用可能である。
本発明の爆薬組成物で用いられる微小中空粒子は、主に比重調整剤等として用いられているもので、使用し得る微小中空粒子の具体例を挙げれば、樹脂マイクロバルーン、ガラスバルーン、金属中空粒子、シラスバルーンのような天然又は合成の多孔性物質等があり、これらは単独または２種類以上混合して用いられる。本発明の爆薬組成物においては上記のうち樹脂マイクロバルーンが好ましいものとして挙げられる。
【０００８】
本発明の爆薬組成物において、前記粒径のポーラスプリル硝安とその粉砕品とは、任意の比率で混合し得るものであるが、好ましくはポーラスプリル硝安に対するその粉砕物の混合割合は５〜８０重量％である。
【０００９】
ポーラスプリル硝安の吸油率は、一定量の試料のポーラスプリル硝安を、軽油に一定時間浸しておいた後、吸引ろ過し、試験前後の重量差より軽油の吸着量を見ることによって測定される。詳しくは試料のポーラスプリル硝安５０ｇを直径４０ｍｍ、深さ５０ｍｍのガラスフィルター（１１Ｇ−１）に入れ、上皿直示天秤で秤量し、これを真空装置にセットする。ついでガラスフィルター中に軽油４０ｍｌを注入し、細い棒でよく撹拌し、ポーラスプリル硝安と軽油の混合接触を図る。５分間放置後、ガラスフィルターに付属した外部のコックを開放し、２分間軽油を自然流下させる。引き続き真空ポンプにて５分間吸引（流速：約３０ｌ／ｍｉｎ）した後、軽油を吸着した試料のポーラスプリル硝安の入ったままのガラスフィルターを、上皿直示天秤で秤量する。ここで増量分が軽油の吸着分である。以上の測定を終えた後、元の試料硝安５０ｇに対する軽油吸着分（ｇ）の比率（％）を、吸油率（％）として表示する。計算式は下記（１）式の通りである。
【００１０】
吸油率（％）＝軽油吸着分（ｇ）／試料５０（ｇ）×１００　　（１）
【００１１】
ポーラスプリル硝安の吸油率は、主として粒の内部に分布する細孔容積や有効径によって左右されるものであり、例えば細孔容積が大きければ、粒内部に軽油を保持し得る空間が大となるので、吸油率が大となる。
【００１２】
ポーラスプリル硝安の硬度は、一定量のポーラスプリル硝安の試料を硬度測定装置により一定の条件で機械的に粉砕し、粉砕された量を計ることにより測定される。
測定に使用される装置は、試料注入用漏斗、圧縮空気流入孔（内径４ｍｍ、長さ５５ｍｍ）に接続した流送管（内径１６ｍｍ、長さ１７５ｍｍ）、それら接続部上部と漏斗を垂直に接続する試料注入管（内径１２ｍｍ、長さ５２ｍｍ）及び流送管と垂直に接続した試料粉砕管（内径５０ｍｍ、長さ３１５ｍｍ）から構成されている。
３５ｍｅｓｈ篩で粉末を除去した試料硝安１００ｇを漏斗から試料注入管を通して流送管に落下注入し、流入孔から流入した圧縮空気（４ｋｇ／ｃｍ^２）により、試料を流送管を通して粉砕管内壁に衝突させ試料硝安を粉化させる。流送後の試料硝安を３５ｍｅｓｈで篩分けし、＋３５ｍｅｓｈ量（Ｎ）を秤量し、元の試料硝安１００ｇに対する粉化量の比率（％）として表示する。計算式は下記（２）式の通り。
【００１３】
硬度（％）＝１００（ｇ）−Ｎ（ｇ）　　　　（２）
【００１４】
ポーラスプリル硝安の粒度分布（重量％）は、一定量のポーラスプリル硝安を篩目の異なる各種篩を通し、各篩目毎の篩網上残留分重量から測定される。
【００１５】
ポーラスプリル硝安の嵩比重はＪＩＳ　Ｋ−６７２１に規定の方法に準じて測定される。即ち、一定量の試料のポーラスプリル硝安を一定の高さから、支持棒に支持された下部にダンパーを有する漏斗を用いて、支持台上に設置した円筒形コップ内に落下させ、コップ上に盛り上がった試料のポーラスプリル硝安を除去した後、コップ内の試料のポーラスプリル硝安を秤量することによって測定される。詳しくは、上端の直径９０ｍｍ、下端の直径１５ｍｍ、高さ１１５ｍｍの漏斗を、漏斗下端と支持台上の深さ８０ｍｍ、容積１００ｃｍ^３のコップ上端との距離が４５ｍｍとなるように設置し、漏斗内に試料のポーラスプリル硝安１００ｇをに入れ、ダンパーをスライドさせてコップ内に試料のポーラスプリル硝安を落下させる。振動を与えないように注意してコップの上に盛り上がった試料のポーラスプリル硝安をヘラでコップの上端と同じ高さで水平になるように払いのける。コップの外側に付着した試料のポーラスプリル硝安はこれを除去して、コップ内の試料のポーラスプリル硝安重量を上皿直示天秤で秤量する。以上の測定を終えた後、下記（３）式により嵩比重を算出する。
【００１６】
嵩比重＝試料重量（ｇ）／１００　　　　（３）
【００１７】
本発明の爆薬組成物に用いられる燃料油としては、混合時に液状である可燃性の有機物質であればいずれも使用し得るが、好ましい燃料油の具体例としては軽油、灯油等の鉱物油、植物油、動物油等が挙げられる。
【００１８】
この他、必要によりメチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、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ワックス類、ジニトロトルエン、ジニトロキシレン等のニトロ化合物等を燃料油として単独又は混合して用いることができる。融点の高い燃料油は、それが液状になる温度以上で、ポーラスプリル硝安と混合する事によって用いることができる。
【００１９】
本発明の爆薬組成物に用いられる燃料油を含む可燃性物質は、爆薬全体の酸素平衡値が爆薬１ｇ当たり−１．１０〜０．１０ｇ、好ましくは−０．１０〜０．０１ｇとなるように配合されるのが好ましい。爆薬の酸素平衡値は、例えば、平成９年日本火薬工業会発行の「一般火薬学」ｐｐ９〜１２、昭和６２年火薬学会発行の「火薬ハンドブック」ｐｐ２８〜２９に述べられているように、爆薬１ｇに含まれている可燃性成分のすべての成分を、完全に酸化反応させた場合の酸素の過不足量をｇで表示した値である。
【００２０】
本発明の爆薬は、必要によってポーラスプリル硝安以外の酸化剤、例えば硝酸カリウムや過塩素酸塩、更には、木粉、アルミニウム粉のような粉末追加燃料、あるいはポリアクリル酸ナトリウムのような増粘安定剤（特開平８−２９５５８８号）、シラスバルーンのような比重調整材（特開平８−２６８７７号）、アンモニアガス抑制剤として知られる有機酸（特開平１１−７９８７８号）、吸水剤（特開２０００−１６８９１号、特開２０００−３２７４７３号）等、他の添加剤を加えることが可能である。
【００２１】
本発明の爆薬薬包は、ニーダーあるいは回転ミキサーのような混合機で、ポーラスプリル硝安と燃料油、さらに必要によりその他の添加剤を均一に混合した爆薬組成物を、充填機等によりポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン等の合成樹脂製の包装袋に充填することにより製造される。また、撹拌、混合の機能を備えているならば、他の混合機も使用可能であり、手作業による充填も可能である。
充填後、公知の適当な手段によりシールドすることにより本発明の爆薬薬包を得ることができる。
【００２２】
【実施例】
本発明を実施例を挙げてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２３】
実施例１
吸油率１７．０％、硬度４．５％、粒径２．３６ｍｍ以上及び０．９８ｍｍ以下のものがそれぞれ、０．２重量％及び０．２重量％、嵩比重０．６９のポーラスプリル硝安９４．３重量部を室温のシグマ翼を備えた横型ニーダーに移し、室温の２号軽油５．７重量部を添加し、１分当たり８０回転の速度で５分間混合して得られた爆薬組成物を、ポリエチレン製の包装袋に充填し、本発明の爆薬薬包を得た。この爆薬組成物の酸素平衡値（ｇ／ｇ）は　−０．００６である。
【００２４】
実施例２
吸油率１０．５％、硬度０．９％、粒径２．３６ｍｍ以上及び０．９８ｍｍ以下のものがそれぞれ、９．９重量％及び０．０重量％、嵩比重０．６７、樹脂マイクロバルーンを０．１４重量％含有するポーラスプリル硝安９５．０重量部を室温のコンクリートミキサーに移し、室温の２号軽油５．０重量部を添加し、１分当たり１００回転の速度で３分間混合して得られた爆薬組成物を、ポリエチレン製の包装袋に充填し、本発明の爆薬薬包を得た。この爆薬組成物の酸素平衡値（ｇ／ｇ）は　０．０１９である。
【００２５】
実施例３
吸油率１７．８％、硬度９．３％、粒径２．３６ｍｍ以上及び０．９８ｍｍ以下のものがそれぞれ、１９．６重量％及び０．６重量％、嵩比重０．５７、樹脂マイクロバルーンを０．１９重量％含有するポーラスプリル硝安８８．４重量部とその粉砕品５．１重量部を室温のコンクリートミキサーに移し、室温の２号軽油６．５重量部を添加し、１分当たり８０回転の速度で５分間混合して得られた爆薬組成物を、ポリエチレン製の包装袋に充填し、本発明の爆薬薬包を得た。この爆薬組成物の酸素平衡値（ｇ／ｇ）は　−０．０３６である。
【００２６】
性能試験
（１）鋼管内殉爆試験
実施例１〜３で得られた各爆薬薬包（薬包径３８ｍｍ、長さ３００ｍｍ）２本を、内径４２ｍｍの鋼管内に薬包径のｎ倍の距離を隔て設置し、一方の爆薬薬包（第１薬包）を含水爆薬（アルテックス：　日本化薬（株）製）５０ｇをブースターに用いて６号雷管で起爆し、もう一方の爆薬薬包（第２薬包）が感応して爆発するか否かを鋼管の破砕状況から判定した。（○は完爆、×は不爆を表す。）
【００２７】
（２）鋼管内伝爆試験
実施例１〜３で得られた各爆薬薬包（薬包径３４ｍｍ、長さ９００ｍｍ）を、内径４２ｍｍ、長さ１０００ｍｍの鋼管内に設置し、含水爆薬（アルテックス：日本化薬（株）製）５０ｇをブースターに用いて６号雷管で起爆し、伝爆するか否かを鋼管の破砕状況から判定した。
これらの試験結果を表１に示す。（○は完爆、×は不爆を表す。）
【００２８】

【００２９】
デカップリング係数（鋼管径／薬包径）が１．１の状態での鋼管内殉爆試験において、実施例１〜３の本発明の爆薬薬包は、８倍の距離においても殉爆し、更に実施例２及び３の爆薬薬包に関しては、１０倍の距離を隔てた場合でも確実に殉爆している。また、デカップリング係数が約１．２と密閉強度の低い状態での鋼管内伝爆試験において、実施例１〜３の本発明の爆薬薬包は確実に伝爆すると共に、破砕された鋼管の大きさについても従来のＡＮＦＯ爆薬を直接流し込み装填した場合と同程度に十分細かく、本発明の爆薬薬包が従来の包装ＡＮＦＯ爆薬に比べて非常に優れた伝爆性及び破砕効果を有することが明らかである。
【００３０】
【発明の効果】
爆薬薬包と穿孔壁との間に隙間が存在する場合においても、爆轟中断することなく、且つ従来のＡＮＦＯ爆薬を直接流し込み装填する場合と同等の発破効果を示すという伝爆性及び破砕効果に優れた爆薬薬包が得られた。

Claims

吸油率５〜２５％で且つ硬度０．１〜１０．０％であるポーラスプリル硝酸アンモニウム及び燃料油を含有する爆薬組成物を合成樹脂製の包装袋に充填したことを特徴とする爆薬薬包。
ポーラスプリル硝酸アンモニウムが、粒径２．３６ｍｍ以上及び０．９８ｍｍ以下のものがそれぞれ、０．１重量％以上及び１．０重量％以下の粒度分布を有するポーラスプリル硝酸アンモニウムである請求項１に記載の爆薬薬包。
ポーラスプリル硝酸アンモニウムが、嵩比重０．５５〜０．７６である請求項１乃至請求項２のいずれか一項に記載の爆薬薬包。
ポーラスプリル硝酸アンモニウムが、微小中空粒子を含有するポーラスプリル硝酸アンモニウムとその粉砕品の混合物である請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の爆薬薬包。
微小中空粒子の含有濃度が、硝酸アンモニウムに対して０．０１〜１０．０重量％である請求項４に記載の爆薬薬包。
爆薬組成物の酸素平衡値が爆薬１ｇ当たり−０．１０〜０．１０ｇとなるように燃料油を含む可燃性物質を配合してなる請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の爆薬薬包。