JP2007309019A - 立坑又は斜坑の長孔発破掘削法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は２００ｍ程度の高さの導坑内に長孔発破により非発破物を横向に拂い出し、これを閉塞させることなく水平坑道に下向きに自重落下又は自重下降させ、水平坑道から坑外に搬出して立坑又は斜坑を掘削することを目的とする。
【解決手段】水平坑道１から掘削表面２に向う直立又は傾斜中心線ｃに沿う導坑３の周囲に該中心線ｃからほぼ等距離に複数の内側長孔４を上記中心線ｃと平行に上記掘削表面２から水平坑道１まで穿設し、１個の上記長孔４のほぼ全長に亘る１発の長孔発破による被破砕物の発破後の体積よりも上記導坑３の容積が大であって、複数の上記長孔発破を１発宛順次行って心抜坑５を形成し、該心抜坑５の周囲に上記中心線ｃからほぼ等距離に穿孔した複数の外側長孔６による長孔発破を順次行い、被破砕物を水平坑道から搬出することを特徴とする立坑又は斜坑の長孔発破掘削法。
【選択図】図１

Description

本発明はベンチカット式採掘法における貯鉱用の立坑又は斜坑の長孔発破による掘削法に関するものである。

石灰岩鉱床は該鉱床内に掘進した水平坑道の先端部に鉱床上面に至る立坑又は４５度以上の勾配を有する斜坑を掘削し、採掘した石灰岩を立坑又は斜坑から自重により上記水平坑道を経て鉱床外に搬出する所謂ベンチカット式採掘法が採用されている。

上記立坑又は斜坑を水平坑道から発破による掘削掘上り工法として図６（イ）（ロ）図に示すクライマー工法が施工され、或は図７（イ）（ロ）図及び図８（イ）（ロ）図に示すステージ発破工法が施工されている。

ステージ発破工法の１パターンに直立又は傾斜導坑の周囲に複数の長孔を鉱床表面から水平坑道に穿孔し、バーンカット形式で２〜８ｍを水平坑道に向って下向きに階段式（ステージ式）に発破し、掘上る工法が知られている（例えば非特許文献１）

しかし、上記長孔に火薬を充填し上記導坑に向って直角方向に発破すると発破前に対応する導孔の容積が発破後の被破砕物の膨張体積よりも小さいため導孔が閉塞し、下方に拂い落とされないという危険性があった。

従って導坑の最適発破長は２〜３ｍであり、数段これを繰返して掘上る方法が用いられるため、発破工数が掛っていた。
新しい発破技術 １９８１年１０月２６日 第１版第２刷発行Ｒ・グスタファソン原著 監訳者 和田満穂 第１２章 ２０６頁〜２１２頁

本発明は２００ｍ程度の高さの導坑内に長孔発破により非発破物を横向きに拂い出し、これを閉塞させることなく水平坑道に下向きに自重落下又は自重下降させ、水平坑道から坑外に搬出して立坑又は斜坑を掘削することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明は
第１に水平坑道から掘削表面に向う直立又は傾斜中心線に沿う導坑の周囲に複数の内側長孔を上記中心線と平行に上記掘削表面から水平坑道まで穿設し、１個の上記長孔のほぼ全長に亘る１発の長孔発破による被破砕物の発破後の体積よりも上記導坑の容積が大であって、複数の上記長孔発破を１発宛順次行って心抜坑を形成し、該心抜坑の周囲に穿孔した外側長孔による長孔発破を順次行い、被破砕物を水平坑道から搬出することを特徴とする立坑又は斜坑の長孔発破掘削法、
第２に上記導坑及び心抜坑及び上記内外側孔がほぼ２００ｍである上記第１発明記載の立坑又は斜坑の長孔発破掘削法、
第３に長孔発破による被破砕物が石灰岩であり、発破後の体積が発破前の体積の１．７倍である上記第１又は第２発明記載の立坑又は斜坑の長孔発破掘削法、
第４に被破砕物が上記導坑及び上記心抜坑を自重で落下又は下降する上記第１〜第３発明のいずれかに記載の立坑又は斜坑の長孔発破掘削法、
第５に上記外側長孔による長孔発破を上記心抜坑の下段と上段とに分割して行う上記第１〜第４発明のいずれかに記載の立坑又は斜坑の長孔発破掘削法、
によって構成される。

従って上記１発の長孔発破によって破砕される被破砕物は体積が膨張するけれども上記導坑内に詰まることなく収容され破砕石は導坑に案内されて落下又は下降し水平坑道内に拂い出されるから、ローダーによりトラック又はベルトコンベアに積み込まれ坑外に搬出され、上記導坑内は空となる。

その後上記作業を複数の長孔毎に行って心抜坑を形成することができる。

上記心抜坑の周囲には上記中心線からほぼ等距離に穿孔されている複数の既穿設外側長孔を２発宛又は３発宛同時に長孔発破することによって破砕石を心抜坑内に拂い出し、これを水平坑道においてローダーによってトラック又はベルトコンベアに積み込み坑外に搬出し心抜坑を空にしては次の長孔発破を繰返して大径の立坑又は斜坑を形成することができる。

上記鉱床は石灰岩鉱床であり、長孔発砕による破砕石の見掛け体積は破砕前の石灰岩の体積の１、７倍であり、上記大径の立坑又は斜坑は心抜坑の下段で行い、その後上段で行うことができる。

本発明は上述のように構成したので比較的深度大な大径立坑又は大径斜坑を長孔発破の回数を少なくかつ短時間に施工し得る効果がある。

石灰岩の地表７上に露出した鉱床８の地表水準から鉱床８の中心部に向って水平坑道１が掘進され、該坑道１の終端部と鉱床８の頂部の掘削表面２まで直径約２ｍの導坑３が直立又は４５度以上の傾斜方向にクライマー発破法により開削されている（図６（イ）図）。

上記導坑３の高さＨは図２に示すように約５０ｍであるが約２００ｍとすることができ、直径φは約２ｍである。この導坑３の周囲には図１及び図５（ロ）図に示すように導坑３の中心線ｃからほぼ等距離（約２ｍ）位置に４個の内側長孔４，４，４，４を該中心線ｃと平行に鉱床８の頂面（掘削表面２）から水平坑道１までボーリング機によって約５０ｍ〜２００ｍ掘削する。

又上記中心線ｃを中心とする半径約３〜４ｍの円周に沿って該中心線ｃと平行に上記導坑３と同一高さＨ（５０ｍ〜２００ｍ）の長孔６を鉱床８の掘削表面２から水平坑道１までボーリング機で８〜９個掘削して外側長孔６，６・・・・とする（図１及び図４（ロ）図にその平面を示す。）内外側長孔４，６は石灰岩のボーリング孔の推進弯曲の少ない深さが約２００ｍであることによる。

この状態において上記内側長孔４の１個に水平坑道１から高さｈ（４４ｍ〜１９４ｍ）に火薬９を装填し、上下端部をタンピング９’，９’して固定し、複数個所一度に点火して全長に亘って１度に長孔発破を１発行う。

上記１発による被破砕物は図１に示す導坑３内に拂い出されるが導坑内に詰まることなく導坑３に沿って落下又は下降して水平坑道１の終端部に拂い落される。

その状態で水平坑道１内のローダー（図示していない）によって水平坑道１内に待機しているトラック又はベルトコンベアに積込まれ、該トラック又はベルトコンベアによって坑外に搬出する動作により導坑３内を空となす。

その後第２の内側長孔４に火薬を装填９して第２の長孔発破を行い、破砕石を水平坑道１から上述のように搬出する動作を行い、これを４回繰返すことによって高さ４４ｍ〜１９４ｍの心抜坑５を掘削形成することができる。

次に図（イ）図に示す外側長孔６，６の２〜３個の下段（高さ２５ｍ）に火薬９を装填しタンピング９’，９’して一斉に長孔発破を行い、発破後の石を上記心抜坑５に拂い出し、これを心抜坑５から１度に落下又は下降させて、上記水平坑道１に拂い出すことができ、ローダーによりトラック又はベルトコンベアに積込んで坑外に搬出し、心抜坑５を拡大して空にする（図４（ロ）図、図５（イ）図）。

上記下段の外側長孔６，６の他の２〜３孔を１度に上述のように長孔発破によって拂い落し、これを全外側長孔６・・・に亘って施工し、心抜坑５の下段（高さ２５ｍ）を直径約６ｍに拡径する（図５（イ）図）。

その後上記上段の外側長孔６（８〜９個、高さ１９ｍ）を上述同様に複数発毎に１度に長孔発破により払い出して上記下段と同様に直径約６ｍに拡径して全長（高さ）４４ｍの立坑又は斜坑１０を形成し、坑壁を調整して作業を終了する。又上下段を１００ｍ毎に長孔発破し、或は上中下段を５０ｍ毎に長孔発破で払い出すことができる。内外長孔４，６の発破順は、自由面から近い孔から順次発破を行う。

鉱床８の頂面（掘削表面２）から水平坑道１までの高さＨが５０ｍ〜２００ｍであり、上記長孔発破を図３、図４（ロ）図に示すように高さ４４ｍ〜１９４ｍ施工し、頂面（掘削表面２）から６ｍの未開削部分１１を残留することができる（但し図４（ロ）図、図５（イ）図に示すように導坑３の上部にも未開削部分１１を残すことができる）。

上記未開削部分１１については図５（イ）図に示すように内外側の長孔４，６の上端部に装薬９及びダンピング９’，９’して一度に発破して拂い落し、立坑又は斜坑１０を頂面（掘削表面２）に開口し作業を終了する。

外側長孔６は図１（ロ）図に示すように４角線に沿って穿設し、立坑又は斜坑の横断面を４角形とすることができる。

尚図６（イ）（ロ）図中１２は人員運搬用昇降ケージ、図６（イ）図中１３はクライマー発破における上向発破孔、（ロ）図中１４は横向発破孔、図７（イ）図１５はステージ発破長孔、（ロ）図中の数字はステージ発破順序、図８（ロ）図中１６はステージ発破状態の縦断正面図である。

本発明は石灰岩の鉱床（山）の地上部分の露天掘り採掘に際し、鉱床の頂部（掘削表面２）からベンチカット等で採掘搬出するものではなく、鉱床（山）８の麓の水準から水平坑道１を鉱床（山）の内部に掘進し、水平坑道１の終端部と鉱床（山）の頂部（掘削表面２）とを立坑又は４５度以上の斜坑１０で接続し、該立坑又は斜坑１０から水平坑道１を経て破砕鉱石粒子を坑外に搬出する石灰石採掘法に利用する。

（イ）図は本発明の導坑及び内外側長孔の配置を示す平面図、（ロ）図は４角形立坑の内外側長孔の配置を示す平面図である。 図１の直径方向縦断面図である。 心抜坑形成状態の直径方向縦断面図である。 （イ）図は本発明の他の実施例の横断平面図、（ロ）図は（イ）図の直径方向の縦断面図である。 （イ）図は本発明の作業工程図、（ロ）図は導坑及び内外側長孔の配置図である。 （イ）図は従来のクライマー工法による導坑掘削状態図、（ロ）図は横孔によるバーンカット発破状態の縦断面図である。 （イ）図は従来のステージ発破における長孔掘削位置を示す平面図、（ロ）図は発破順序の説明縦断面図である。 （イ）図はステージ発破法における長孔掘削状態図、（ロ）図はステージ発破による拂出し状態図である。

符号の説明

１ 水平坑道
２ 掘削表面
ｃ 直立又は傾斜中心線
３ 導坑
４ 内側長孔
５ 心抜坑
６ 外側長孔

Claims (5)

1. 水平坑道から掘削表面に向う直立又は傾斜中心線に沿う導坑の周囲に複数の内側長孔を上記中心線と平行に上記掘削表面から水平坑道まで穿設し、
   １個の上記長孔のほぼ全長に亘る１発の長孔発破による被破砕物の発破後の体積よりも上記導坑の容積が大であって、
   複数の上記長孔発破を１発宛順次行って心抜坑を形成し、
   該心抜坑の周囲に穿孔した外側長孔による長孔発破を順次行い、
   被破砕物を水平坑道から搬出することを特徴とする立坑又は斜坑の長孔発破掘削法。
2. 上記導坑及び心抜坑及び上記内外側孔がほぼ２００ｍである請求項１記載の立坑又は斜坑の長孔発破掘削法。
3. 長孔発破による被破砕物が石灰岩であり、発破後の体積が発破前の体積の１．７倍である請求項１又は２記載の立坑又は斜坑の長孔発破掘削法。
4. 被破砕物が上記導坑及び上記心抜坑を自重で落下又は下降する請求項１〜３のいずれかに記載の立坑又は斜坑の長孔発破掘削法。
5. 上記外側長孔による長孔発破を上記心抜坑の下段と上段とに分割して行う請求項１〜４のいずれかに記載の立坑又は斜坑の長孔発破掘削法。
   
   

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