JP2007322096A - Smooth blasting construction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主としてトンネルに適用されるスムースブラスティング発破工法に関する。 The present invention relates to a smooth blasting blasting method mainly applied to a tunnel.
トンネル掘削においては、爆轟(ばくごう)破壊を制御する制御発破が広く採用されており、かかる制御発破のうち、スムースブラスティングは、切羽最外周に装薬孔を狭い間隔で削孔するとともに、かかる装薬孔にそれらの孔径よりも小さな細長い爆薬(以下、SB爆薬)を装薬することで、発破による地山の損傷を抑制し余堀りを少なくすることができる。 In tunnel excavation, controlled blasting that controls detonation destruction is widely adopted, and among these controlled blasting, smooth blasting drills a charge hole at the outermost periphery of the face at narrow intervals. By charging such a charge hole with an elongated explosive (hereinafter referred to as SB explosive) smaller than the diameter of the hole, damage to the natural ground due to blasting can be suppressed and less excavation can be reduced.
スムースブラスティングで制御発破を行うにあたっては、上述したように切羽最外周に削孔された装薬孔にSB爆薬を装薬するが、かかる装薬作業は、SB爆薬が細長くて柔らかいため、装薬用のパイプを使って手作業で削孔内に装填している。 When performing control blasting with smooth blasting, as described above, SB explosive is charged in the charge hole drilled in the outermost periphery of the face. However, since the SB explosive is long and soft, such charge operation is performed. It is manually loaded into the drilling hole using a medicinal pipe.
そのため、装薬作業に時間がかかり、作業性に劣るのみならず、安全面でも改善の余地があった。加えて、最外周を除く他の装薬孔には、紙巻きの含水爆薬を装薬するが、かかる含水爆薬とSB爆薬の二種類を使い分けなければならないため、装薬作業が煩雑になるという問題も生じていた。 For this reason, it takes time for the charge work and not only the workability is inferior, but also there is room for improvement in terms of safety. In addition, the other charge holes except the outermost periphery are charged with a water-containing explosive containing a cigarette. However, since the two kinds of the water-containing explosive and the SB explosive must be used separately, the problem that the charge work becomes complicated. Also occurred.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、爆薬の装填を効率よくかつ手作業によらずに行うことが可能なスムースブラスティング発破工法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a smooth blasting blasting method capable of efficiently loading an explosive without using manual work.
上記目的を達成するため、本発明に係るスムースブラスティング発破工法は請求項1に記載したように、切羽に削孔された装薬孔に粒状爆薬を機械充填によって密に充填するとともに前記最外周装薬孔の孔元のみに閉塞栓を取り付け、該閉塞栓と前記粒状爆薬との間に空隙を確保して体積デカップリング法を用いた制御発破を行うものである。 In order to achieve the above object, the smooth blasting blasting method according to the present invention, as described in claim 1, densely fills the charge hole drilled in the face with a granular explosive by mechanical filling and the outermost periphery. A blocking plug is attached only to the base of the charging hole, and a controlled blast using the volume decoupling method is performed by securing a gap between the blocking plug and the granular explosive.
また、本発明に係るスムースブラスティング発破工法は、前記装薬孔のうち、最外周の装薬孔内に装薬する粒状爆薬の体積を、前記最外周の装薬孔内におけるガス圧Psが以下の式、 Further, in the smooth blasting blasting method according to the present invention, the volume of the granular explosive charged in the outermost charging hole is the gas pressure Ps in the outermost charging hole. The following formula,
σc>Ps>σt σc> Ps> σt
σc;岩石の圧縮強度 σc: Rock compressive strength
σt;岩石の引張強度 σt: Tensile strength of rock
を満たすように調整するものである。 It adjusts to satisfy.
また、本発明に係るスムースブラスティング発破工法は、前記閉塞栓を弾性材料を用いて円筒、円錐又は円錐台状に形成するとともに、その外径が前記最外周の装薬孔の内径よりも大きくなるように形成したものである。 In the smooth blasting blasting method according to the present invention, the closing plug is formed into a cylinder, a cone, or a truncated cone using an elastic material, and an outer diameter thereof is larger than an inner diameter of the outermost charged hole. It is formed as follows.
また、本発明に係るスムースブラスティング発破工法は、前記閉塞栓の断面中央近傍にその材軸に沿って導火管を通す貫通孔を設けるとともに、前記閉塞栓の断面形状がC字状断面となるように前記貫通孔から半径方向に延びるスリットを形成したものである。 Further, the smooth blasting blasting method according to the present invention is provided with a through hole through which the conduit is passed along the material axis in the vicinity of the cross-sectional center of the plug, and the cross-sectional shape of the plug is a C-shaped cross section. A slit extending in the radial direction from the through hole is formed.
また、本発明に係るスムースブラスティング発破工法は、前記閉塞栓を、各断面形状が半円形又は扇形をなす複数の閉塞片で構成するとともに、該閉塞片が円筒、円錐又は円錐台状に組み合わされたとき、その断面中央に導火管を通す貫通孔が形成されるように前記各閉塞片を形成したものである。 Further, in the smooth blasting blasting method according to the present invention, the closing plug is composed of a plurality of closing pieces each having a semicircular shape or a fan-shaped cross section, and the closing pieces are combined in a cylindrical shape, a cone shape or a truncated cone shape. In this case, each of the closed pieces is formed so that a through-hole through which the fire guide pipe is passed is formed in the center of the cross section.
スムースブラスティングは、従来技術でも述べたように掘削切羽の最外周に削孔された装薬孔に装薬して発破を行う際、爆薬のエネルギーの作用方向を制御し、地山の損傷を制御し、掘削面を平滑に仕上げることを目的としたものであって、かかるスムースブラスティングには従来、SB爆薬が使用されてきた。 Smooth blasting, as described in the prior art, controls the direction of the explosive energy during blasting by charging the charge hole drilled on the outermost periphery of the excavated face, and prevents damage to natural ground. SB explosives have been used for such smooth blasting in order to control and finish the excavated surface smoothly.
かかる状況下、孔径よりも十分小さな外径を有するSB爆薬を装着長が長くなるように装填しなければならないことに起因する問題点に鑑み、出願人は、このような孔径デカップリング法ではなく、体積デカップリング法を採用することができないかという点に着眼した。 Under such circumstances, in view of the problem caused by the fact that the SB explosive having an outer diameter sufficiently smaller than the hole diameter has to be loaded so as to have a long mounting length, the applicant is not using such a hole diameter decoupling method. He focused on whether the volume decoupling method could be adopted.
しかしながら、体積デカップリング法では、装填した爆薬と孔元との間に所定体積の空隙が保持されるよう、装薬孔の孔元(孔口)に詰め込まれる閉塞栓と爆薬との間にスペーサを設けることが不可欠となり、従来のSB爆薬を用いた課題を何ら解決できない。 However, in the volume decoupling method, a spacer is provided between the plug and the explosive filled in the base of the charge hole (hole) so that a predetermined volume of the gap is maintained between the loaded explosive and the base. Therefore, it is indispensable to solve the problems using conventional SB explosives.
そこで、出願人はさらなる研究開発を行った結果、機械充填によって密に充填可能な粒状爆薬であれば、スペーサを用いることなく、爆薬と孔元との間に空隙を保持することができるというあらたな知見を得るに至った。 Therefore, as a result of further research and development, the applicant was able to maintain a gap between the explosive and the hole base without using a spacer if it is a granular explosive that can be closely packed by mechanical filling. It came to obtain a new knowledge.
すなわち、本発明においては、切羽に削孔された装薬孔に粒状爆薬を機械充填によって密に充填するとともに最外周に位置する装薬孔の孔元のみに閉塞栓を取り付け、該閉塞栓と前記粒状爆薬との間に空隙を確保して体積デカップリング法を用いた制御発破を行う。 That is, in the present invention, a granular explosive is densely filled by mechanical filling into the charging hole cut in the face, and a blocking plug is attached only to the base of the charging hole located on the outermost periphery. A controlled blast using a volume decoupling method is performed with a space between the granular explosives.
かかる構成においては、爆轟の際、衝撃波は空隙内の空気で減衰し、ガス圧だけが装薬孔に均一に作用するので、爆破の際のエネルギーを抑制することが可能となる。そして、最外周の装薬孔に装薬される爆薬が粒状爆薬であるため、機械充填が可能であり、作業員が直接装填する必要がなくなる。そのため、安全性が向上するほか、装薬時の作業性が飛躍的に向上する。加えて、最外周とそれより内側の装薬孔に装薬する爆薬が同一種類となるため、装薬作業は簡易になり、上述した機械充填による装薬時の作業性向上と相まって、爆薬装填の作業効率が大幅に向上する。 In such a configuration, during detonation, the shock wave is attenuated by the air in the air gap, and only the gas pressure acts uniformly on the charge hole, so that it is possible to suppress the energy at the time of blasting. Since the explosive charged in the outermost peripheral charge hole is a granular explosive, it is possible to fill the machine and eliminate the need for the operator to directly load the explosive. Therefore, safety is improved and workability during charging is dramatically improved. In addition, the explosive to be charged in the outermost periphery and the innermost charge hole is the same type, so the charge work is simplified and coupled with the above-mentioned improvement in workability during charge by machine filling, explosive loading The work efficiency is greatly improved.
体積デカップリング法におけるデカップリング指数D′は、従来、込物部分を除いた穿孔内体積V′hと爆薬の体積V′cとの比V′h/V′cで定義され、D′=4〜6の値が標準とされているが、かかる公知の値は、スペーサが不可欠となる紙巻包装含水爆薬を用いることを前提とし、かつ、爆薬径を、装薬孔径の2/3〜3/4程度に設定することを前提としたものであり、機械充填によって粒状爆薬を装薬孔に密に充填する本発明においては、かかる数値は必ずしも当てはまらない。 The decoupling index D ′ in the volume decoupling method is conventionally defined by the ratio V′h / V′c between the perforation volume V′h excluding inclusions and the explosive volume V′c, and D ′ = Although the values of 4 to 6 are standard, this known value is based on the premise that a water-containing explosive containing a cigarette that requires a spacer is used, and the explosive diameter is 2/3 to 3 of the charge hole diameter. This value is not necessarily applied in the present invention in which the granular explosive is closely packed in the charge hole by mechanical filling.
したがって、過剰な掘削とならないかどうか、換言すれば余堀が生じないかどうかという点と、逆に必要な掘削ができているかどうかという2つの点に注意しながら、実際に装薬量を変えつつ発破を行うことで、どの程度の装薬量が適当かを把握していくこととなる。 Therefore, the amount of charge is actually changed while paying attention to two points: whether excessive excavation will occur, in other words, whether additional excavation will occur, and conversely whether necessary excavation has been completed. However, by blasting, it will be understood how much charge is appropriate.
ここで、上述した装薬孔のうち、最外周の装薬孔内に装薬する粒状爆薬の体積を、最外周の装薬孔内におけるガス圧Psが以下の式、 Here, among the above-mentioned charge holes, the volume of the granular explosive charged in the outermost charge hole is expressed by the following equation, where the gas pressure Ps in the outermost charge hole is:
σc>Ps>σt σc> Ps> σt
σc;岩石の圧縮強度 σc: Rock compressive strength
σt;岩石の引張強度 σt: Tensile strength of rock
を満たすように調整すれば、岩盤に不測の亀裂がなく均質である限り、最外周の装薬孔内に装薬する粒状爆薬の適切な装薬量を概ね把握することができるとともに、その結果を使って、本発明に係る体積デカップリング指数D、すなわち、最外周の装薬孔内の体積Vhと爆薬の体積Vcとの比を求めることができる。 As long as there is no unexpected crack in the bedrock and it is uniform, it is possible to roughly grasp the appropriate amount of granular explosive charged in the outermost charging hole, as a result. The volume decoupling index D according to the present invention, that is, the ratio between the volume Vh in the outermost charged hole and the volume Vc of the explosive can be obtained.
本発明で使用する粒状爆薬は、例えば日本化薬株式会社が製造し株式会社カヤテックが「ランデックス(Landex)、いずれも登録商標」の商品名で販売している粒状エマルション爆薬を採用することができる。かかる粒状爆薬は、含水爆薬を粒状化したものであり、導火管付き雷管で起爆するブースター(親ダイ)を孔尻に挿入した後、引き続いて機械充填する形で用いる。 The granular explosive used in the present invention may be, for example, a granular emulsion explosive manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. and sold by Kayatech Co., Ltd. under the trade name “Landex”. it can. Such a granular explosive is obtained by granulating a hydrous explosive, and is used in a form in which a booster (parent die) that starts up with a detonator with a conducting tube is inserted into the bottom of the hole and subsequently machine-filled.
ここで、閉塞栓は、空隙の体積を設計通りに確保することができる限り、どのような材料で構成するかは任意であって、孔径デカップリング法や従来の体積デカップリング法で使用しているような粘土でもかまわない。 Here, as long as the closure plug can secure the volume of the gap as designed, any material can be used, and it can be used in the hole diameter decoupling method or the conventional volume decoupling method. It does not matter if it is clay.
しかし、孔径デカップリング法では増しダイが背後に存在し、従来の体積デカップリング法ではスペーサが背後に存在するため、それらから反力をとることで粘土を孔元にしっかりと詰め込むことができるが、本発明においては、背後が空隙であって反力をとることができず、粘土では孔元をしっかりと閉塞できない場合が生じる。加えて、背後で反力をとれないことに起因して、粘土を過剰に押し込み、その結果、空隙体積の精度が低下する懸念もある。 However, in the hole diameter decoupling method, there is an additional die behind, and in the conventional volume decoupling method, there is a spacer behind, so by taking the reaction force from them, clay can be firmly packed in the hole base. In the present invention, there is a case where the back side is an air gap and no reaction force can be taken, and the hole cannot be firmly closed with clay. In addition, there is also a concern that clay may be pushed in excessively due to the fact that no reaction force can be taken behind, resulting in a decrease in void volume accuracy.
かかる場合においては、例えば、前記閉塞栓を弾性材料を用いて円筒、円錐又は円錐台状に形成するとともに、その外径が前記最外周の装薬孔の内径よりも大きくなるように形成するといった方法が考えられる。 In such a case, for example, the closure plug is formed in a cylindrical shape, a cone shape or a truncated cone shape using an elastic material, and its outer diameter is formed to be larger than the inner diameter of the outermost charged hole. A method is conceivable.
さらに具体的には、前記閉塞栓の断面中央近傍にその材軸に沿って導火管を通す貫通孔を設けるとともに、前記閉塞栓の断面形状がC字状断面となるように前記貫通孔から半径方向に延びるスリットを形成し、又は、前記閉塞栓を、各断面形状が半円形又は扇形をなす複数の閉塞片で構成するとともに、該閉塞片が円筒、円錐又は円錐台状に組み合わされたとき、その断面中央に導火管を通す貫通孔が形成されるように前記各閉塞片を形成するのが望ましい。 More specifically, a through hole is provided in the vicinity of the center of the cross-section of the plug so that the fire guide pipe passes along the material axis, and the cross-sectional shape of the plug is a C-shaped cross section. A slit extending in the radial direction is formed, or the closing plug is constituted by a plurality of closing pieces each having a semicircular or fan-shaped cross section, and the closing pieces are combined into a cylinder, a cone, or a truncated cone. In some cases, it is desirable to form each of the closed pieces so that a through-hole through which the fire guide pipe passes is formed in the center of the cross section.
かかる構成においては、導火管を閉塞栓の貫通孔に通した状態で該閉塞栓を装薬孔に押し込むことにより、粒状爆薬を用いた体積デカップリング法によるスムースブラスティングを効率よく実施することが可能となる。 In such a configuration, smooth blasting by the volume decoupling method using granular explosives can be efficiently performed by pushing the plug into the charge hole with the lead pipe being passed through the through hole of the plug. Is possible.
以下、本発明に係るスムースブラスティング発破工法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of a smooth blasting blasting method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that components that are substantially the same as those of the prior art are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図1は、本実施形態に係るスムースブラスティング発破工法の手順を示したフローチャートである。同図でわかるように、本実施形態に係るスムースブラスティング発破工法においては、図2(a)に示すようにまず、切羽1の最外周(発破パターンで8と記された箇所)に装薬孔2aを削孔するとともに、最外周よりも内側(発破パターンで1、2、・・・7と記された箇所)に装薬孔2bをそれぞれ削孔する(ステップ101)。
FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of the smooth blasting blasting method according to the present embodiment. As can be seen in the figure, in the smooth blasting blasting method according to this embodiment, as shown in FIG. 2 (a), first, the charge is applied to the outermost periphery of the face 1 (the portion marked 8 in the blasting pattern). The
最外周の装薬孔2aは、スムースブラスティングを行う装薬孔であるため、削孔ピッチを比較的狭く、例えば45cmに設定する。
Since the
次に、図2(b),(c)に示すように、削孔された装薬孔2a,2bに粒状爆薬3を機械充填によってそれぞれ密に充填する(ステップ102)。
Next, as shown in FIGS. 2B and 2C, the charged
粒状爆薬3は、例えば日本化薬株式会社が製造し株式会社カヤテックが「ランデックス(Landex)、いずれも登録商標」の商品名で販売している粒状エマルション爆薬を採用することができる。
As the
機械充填は、コンプレッサーを備えた専用の装填機を用いることが可能であり、粒状爆薬3を装薬孔2a,2b内にエアーで送り込んで圧縮装填することができるため、人力装填に比べて装薬時間を大幅に短縮することができる。 The machine filling can be performed using a dedicated loading machine equipped with a compressor, and the granular explosive 3 can be compressed and loaded into the charge holes 2a and 2b by air, so that it can be loaded in comparison with human loading. The drug time can be greatly shortened.
なお、粒状爆薬3を装薬する前に、導火管付き雷管(図示せず)及び該雷管で起爆する親ダイ4(紙巻含水爆薬)を予め孔尻に挿入しておく。
In addition, before charging the
ここで、装薬孔2bに充填する粒状爆薬3の装薬長は、図2(b)でよくわかるように削孔長の1/2程度とするが、最外周の装薬孔2aに充填する粒状爆薬3の装薬長は、以下の手順で決定する。
Here, the charge length of the granular explosive 3 filled in the
すなわち、装薬孔2aは、体積デカップリング法を用いたスムースブラスティングを行う装薬孔であり、爆轟の際、衝撃波が空隙6内の空気で減衰し、ガス圧だけが装薬孔2aの内面に均一に作用するよう、粒状爆薬3の体積を決定する。
That is, the
具体的には、最外周の装薬孔2a内におけるガス圧Psが以下の式、
Specifically, the gas pressure Ps in the outermost charged
σc>Ps>σt σc> Ps> σt
σc;岩石の圧縮強度 σc: Rock compressive strength
σt;岩石の引張強度 σt: Tensile strength of rock
を満たすよう、装薬孔2a内に空気を持たせる、換言すれば、粒状爆薬3の量(体積)と空隙6の体積との割合を決定する。ちなみに、かかる割合から体積デカップリング指数D、すなわち、最外周の装薬孔2a内の体積Vhと粒状爆薬3の体積Vcとの比を求めることが可能であり、実際の発破を行いつつデータ蓄積を行うことで、工事区間の岩盤に対する体積デカップリング指数Dをおおよそ評価することができる。
Air is provided in the
次に、最外周装薬孔2aの孔元のみに閉塞栓5を取り付ける(ステップ103)。
Next, the blocking
閉塞栓5は、ゴムや軟質プラスチック等の弾性材料で形成してあり、図3に示すように、装薬孔2aの内径d0よりも大きい外径dを直径とする円筒形状に構成してあり、装薬孔2aの孔元に押し込まれた状態で爆轟時のガス圧に耐えることができるよう、弾性材料の剛性や外径dを適宜設定する。
The
ここで、閉塞栓5は、断面中央近傍にその材軸に沿って導火管11を通す貫通孔12を設けてあるとともに、断面形状がC字状断面となるように貫通孔11から半径方向に延びるスリット13を形成してある。
Here, the
かかる構成により、導火管11に過剰な力を作用させることなく、空隙6の気密性を確保することが可能となり、体積デカップリング法によるスムースブラスティングを行うことができる。
With this configuration, it is possible to ensure the airtightness of the
以上説明したように、本実施形態に係るスムースブラスティング発破工法によれば、切羽1に削孔された装薬孔2a,2bに粒状爆薬3を機械充填によって密に充填するとともに、最外周に位置する装薬孔2aの孔元のみに閉塞栓5を取り付け、該閉塞栓と粒状爆薬3との間に空隙6を確保して体積デカップリング法を用いた制御発破を行うようにしたので、爆轟の際、衝撃波を空隙6内の空気で減衰させ、ガス圧だけを装薬孔2a内で均一に作用させることが可能となり、爆破の際のエネルギーを抑制することができるとともに、最外周の装薬孔2aに装薬される爆薬が粒状爆薬3であるため、機械充填が可能となり、作業員が人力で装填する必要がなくなる。
As explained above, according to the smooth blasting blasting method according to the present embodiment, the charge holes 2a and 2b drilled in the face 1 are densely filled with the
そのため、安全性が向上するほか、装薬時の作業性が飛躍的に向上する。加えて、最外周の装薬孔2aとそれより内側の装薬孔2bに装薬する爆薬が同一種類となるため、装薬作業は簡易になり、上述した機械充填による装薬時の作業性向上と相まって、爆薬装填の作業効率が大幅に向上する。
Therefore, safety is improved and workability during charging is dramatically improved. In addition, since the explosive charged in the
本実施形態では、閉塞栓5は、断面中央近傍にその材軸に沿って導火管11を通す貫通孔12を設けてあるとともに、断面形状がC字状断面となるように貫通孔11から半径方向に延びるスリット13を形成して構成したが、これに代えて図4に示す閉塞栓20としてもよい。
In the present embodiment, the
閉塞栓20は、各断面形状が半円形をなす2つの閉塞片21a,21bで構成してあるとともに、該閉塞片が円筒状に組み合わされたとき、その断面中央に導火管11を通す貫通孔が形成されるよう、各閉塞片21a,21bに溝22a,22bを形成してあり、かかる構成においても、上述した閉塞栓5とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
The obstruction plug 20 is composed of two
1 切羽
2a,2b 装薬孔
3 粒状爆薬
5,20 閉塞栓
6 空隙
12 貫通孔
13 スリット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
σc>Ps>σt
σc;岩石の圧縮強度
σt;岩石の引張強度
を満たすように調整する請求項1記載のスムースブラスティング発破工法。 Of the charge holes, the volume of the granular explosive charged in the outermost charge hole, the gas pressure Ps in the outermost charge hole is represented by the following formula:
σc>Ps> σt
σc: Rock compressive strength
The smooth blasting blasting method according to claim 1, wherein σt is adjusted to satisfy the tensile strength of the rock.
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