JP2008111628A - 爆薬装填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】爆薬を機械装填によって好適に装薬できる爆薬装填方法を提供する。
【解決手段】地盤Ｇに穿設した発破孔３に供給管４を挿入し、供給管４の先端４ａから圧送した爆薬２を吐出させて供給管４を順次発破孔３から引き抜くことにより発破孔３に爆薬２を装填する爆薬装填方法において、供給管４を筒状の爆薬保持スリーブ１０に挿通させ、爆薬保持スリーブ１０を供給管４とともに発破孔３に挿入し、先端４ａから吐出する爆薬２を爆薬保持スリーブ１０内に充填して保持させながら供給管４を引き抜いて、発破孔３に爆薬を装填する。
【選択図】図４

Description

本発明は、地盤に穿設した発破孔に爆薬を装填する爆薬装填方法に関する。

従来、例えばトンネル掘削では、ドリルジャンボなどの削孔機を用いてトンネル切羽面から掘削計画に平行する複数の発破孔を穿孔し、この発破孔に爆薬や雷管、込め物を装填して、爆薬の爆発エネルギーにより地盤を掘削することが行なわれている。また、発破孔を例えば４〜５ｍ程度の長孔で形成しこの長孔内に爆薬を分散装薬し、一度に大量の岩盤（地盤）を掘削する、いわゆる長孔発破により効率よく掘削することが行なわれている。

一方で、発破孔への爆薬の装填は、カートリッジ式の爆薬を用いる場合には、作業者の手作業で発破孔に爆薬を装填することになり作業者が発破孔に接近することになるため、危険性が高くかつ装填に長時間を要するという問題があった。このため、発破孔内に挿入される供給管と、この供給管に爆薬を供給するコンプレッサーやポンプなどの爆薬圧送手段を備える爆薬装填機を用い、粒状体の硝安油剤爆薬（ＡＮＦＯ）や糊状で流動性があるバルク含水爆薬（エマルション爆薬やスラリー爆薬などの含水爆薬）などの爆薬を圧送しつつ供給管の開口する先端から吐出させて、機械的に爆薬を発破孔に装填することが行われている。この爆薬装填機を用いた装薬では、装填時間の短縮や省力化が図られ、また安全に装薬することが可能になる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開昭６１−２５９１００号公報 特開２００３−８３７００号公報

しかしながら、発破孔に爆薬を機械装填する場合には、コンプレッサーやポンプなどの爆薬圧送手段で圧送して爆薬を充填するため、発破孔に爆薬が密充填されてしまい、デカップリング指数（爆薬径に対する発破孔径の割合）を大きくする装薬、すなわち発破孔に少ない装薬量となる部分を存在させるように爆薬を装填するスムースブラスティングなどに十分に対応できないという問題があった。例えば発破孔の孔底側（ボトム部）に爆薬を密充填し、発破孔の中央部（コラム部）の爆薬径をやや細くしてデカップリング指数を２〜３程度にすると、爆発エネルギーのガス圧を利用でき、地山を傷めない掘削が行なえるが、発破孔の孔全体に爆薬が密充填された場合には、掘削仕上り面を深く損傷してしまうことになる。

本発明は、上記事情に鑑み、爆薬を機械装填によって好適に装薬できる爆薬装填方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の爆薬装填方法は、地盤に穿設した発破孔に供給管を挿入し、該供給管の先端から圧送した爆薬を吐出させて前記供給管を順次前記発破孔から引き抜くことにより前記発破孔に爆薬を装填する爆薬装填方法において、前記供給管を筒状の爆薬保持スリーブに挿通させ、該爆薬保持スリーブを前記供給管とともに前記発破孔に挿入し、先端から吐出する前記爆薬を前記爆薬保持スリーブ内に充填して保持させながら前記供給管を引き抜いて、前記発破孔に前記爆薬を装填することを特徴とする。

この発明においては、爆薬保持スリーブが外周を覆った状態の供給管を発破孔に挿入し、爆薬保持スリーブ内に爆薬を吐出させながら供給管を引き抜いてゆくことによって、爆薬を爆薬保持スリーブ内に密充填して保持させることができ、爆薬保持スリーブの径を所定の大きさにすることによって、機械装薬を行う場合においても、過大な爆薬が発破孔に装填されることを防止でき、所定量の爆薬を確実に発破孔内に装薬することが可能になる。

また、本発明の爆薬装填方法においては、前記爆薬保持スリーブがネット状あるいはシート状に形成されていることが望ましい。

この発明においては、爆薬保持スリーブをネット状に形成した場合には、粒状の爆薬を圧縮空気で圧送した際に、粒状の爆薬の大きさよりも小さな網目を備えることで、圧縮空気のみを網目から排出し、確実に所定量の爆薬を爆薬保持スリーブ内に密充填させることができる。また、爆薬保持スリーブを、例えば不織布などの多孔性部材を用いてシート状に形成した場合においても、粒状の爆薬を圧縮空気で圧送した際に、圧縮空気のみを排出し、確実に所定量の爆薬を爆薬保持スリーブ内に密充填させることができる。さらに、例えばバルク含水爆薬（エマルション爆薬やスラリー爆薬などの含水爆薬）などの糊状で流動性がある爆薬を用いる際には、爆薬保持スリーブを、ポンプを備えた爆薬装填機で圧送した糊状爆薬を保持できる材質をもってシート状に形成することによって、爆薬を充填保持することができ、上記と同様に、確実に所定量の爆薬を爆薬保持スリーブ内に密充填させることができる。

さらに、本発明の爆薬装填方法においては、前記爆薬保持スリーブが大径部と細径部を備えて形成してもよい。

この発明においては、爆薬保持スリーブが、径の大きさが異なる大径部と内径部を備えて形成されていることによって、発破孔内の孔長範囲に装薬径が異なる部分を形成することができ、すなわち、確実にボトム部とコラム部を形成することができ、スムースブラスティング装薬にも確実に対応することが可能になる。

本発明の爆薬装填方法によれば、爆薬保持スリーブを用いることによって、機械装填のみで確実に爆薬を装填することができる。よって、従来のように、人力装薬を行なうことで作業者に危険を強いたり、装薬に長時間を要するという不都合を解消することができる。

以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係る爆薬装填方法について説明する。ここで、本実施形態では、トンネル掘削において、例えばドリルジャンボなどの削孔機を用いてトンネル切羽面から掘進方向に向けて地盤（地山）に穿設した発破孔に、爆薬を機械的に装填する方法を例に挙げて説明するが、本発明は、明りのベンチ発破掘削における残壁の仕上げ掘削用の発破孔や、地下備蓄施設の空洞の仕上げ掘削用の発破孔など他の発破孔への爆薬の装填に適用されてもよいものである。

本実施形態の爆薬装填機１は、図１（ｂ）に示すように、爆薬２を発破孔３に装填するための供給管４と、図示せぬ爆薬収容容器と供給管４に接続され、圧縮空気によって供給管４内に爆薬２を圧送して供給管４の先端４ａから爆薬２を吐出させるための例えばコンプレッサーなどを備える爆薬圧送手段５とで構成されている。ここで、本実施形態における爆薬４は、粒状体の硝安油剤爆薬（ＡＮＦＯ）などの粒状爆薬とする。

ついで、上記構成からなる爆薬装填機１を用いて発破孔３に爆薬２を装填する方法について説明し、本実施形態の爆薬装填方法の作用及び効果について説明する。

ここで、トンネル掘削では、トンネル断面を掘進予定線に極力近づくように、すなわち発破面の断面ができるだけ直線あるいは所望の曲線となり、凹凸のないトンネル内面を形成するように掘削することが求められている。このため、従来、図１（ａ）に示すように、トンネル切羽面Ｔ１の周端側に穿設した発破孔３に対し、孔底３ａ側のボトム部６には、発破孔３内にやや太い雷管１１ａ付き爆薬（いわゆる親ダイ１１）を装填し、ボトム部６と発破孔３の開口部３ｂ側を塞ぐ込め物１２との間のコラム部７には、ボトム部６よりも装薬量が少なくなるように爆薬２を装填、すなわち発破孔３の直径（孔径）に対し細径のＳＢ爆薬２を装填する。これは、いわゆるスムースブラスティング装薬と称され、コラム部７の装薬量をデカップリング指数（爆薬径に対する発破孔径の割合）で２から３程度にすることで、発破孔３周辺の地盤Ｇに発生する放射状亀裂を少なくし、掘進予定線沿いに卓越して亀裂を発生させることが可能になる。

しかしながら、上記のような爆薬装填機１を用いて機械的に爆薬２を装填する場合には、図１（ｂ）に示すように、発破孔３に供給管４を挿入し、供給管４の先端４ａから爆薬２を吐出させて順次供給管４を発破孔３から引き抜きながら爆薬２を装填する際に、装薬量を少なくするコラム部７の爆薬２が例えば発破孔３全体に密充填されてしまい、好適なデカップリング指数を確保することができず、爆薬使用量が多く地盤Ｇを損傷してしまったり、掘進予定線外の地盤Ｇが爆破により余分に掘削されてしまうという問題があった。このため、従来、トンネル切羽面Ｔ１の周端側に穿設した発破孔３への装薬は、爆薬装填機１によらず細径のＳＢ爆薬を用いて人力で行なっており、この結果、作業者に危険を強いることになるとともに、装薬に長時間を要するという不都合が生じていた。

これに対し、本実施形態では、発破孔３への爆薬２の装填に上記の爆薬装填機１を用い、このとき、爆薬保持スリーブ１０を用いる。本実施形態における爆薬保持スリーブ１０は、図２に示すように、粒状爆薬２の大きさよりも小さな網目１０ａを備えたネット状の部材を筒状に形成して構成されている。また、この爆薬保持スリーブ１０は、先端１０ｂ側に発破孔３の孔径ｄ１よりも僅かに小さな径ｄ２を有して形成された大径部１０ｃと、この大径部１０ｃに繋がり、大径部１０ｃよりも小さな径ｄ３を有し且つ爆薬装填機１の供給管４の外径よりも大きな径ｄ３を有する小径部１０ｄを備えて形成されている。

そして、このような爆薬保持スリーブ１０を用いて発破孔３にスムースブラスティング装薬を行なう際には、はじめに、図３に示すように、爆薬装填機１の供給管４を、その先端４ａに親ダイ１１を差し込んで支持させるとともに、先端３ａが大径部１０ｃ内に配されるまで筒状の爆薬保持スリーブ１０に挿通させる。このとき、親ダイ１１は、大径部１０ｃ内に配置され、爆薬保持スリーブ１０で被覆されている。

ついで、このように爆薬保持スリーブ１０が外周を覆い、先端４ａに親ダイ１１が取り付けられた状態の供給管４を、先端（親ダイ１１）４ａが孔底３ａ付近に配されるように発破孔３に挿入する。この状態で、爆薬装填機１のコンプレッサーを駆動するとともに、圧縮空気で爆薬２を供給管４内に圧送して、図４に示すように、供給管４の先端４ａからの爆薬２の吐出を開始する。なお、このとき、圧縮空気によって供給管４の先端４ａに取り付けた親ダイ１１が外れ、爆薬２の装填に先行して発破孔３の孔底３ａ付近に配置される。そして、供給管４の先端４ａから爆薬２が吐出するとともに、爆薬保持スリーブ１０の大径部１０ｃ内に爆薬２が密充填されてゆき、供給管４の先端４ａから圧送した爆薬２を吐出させながら順次供給管４を発破孔３から引き抜くことで、爆薬保持スリーブ１０が発破孔３内に残置されて、この爆薬保持スリーブ１０の大径部１０ｃから小径部１０ｄ内に順次爆薬２が密充填されてゆく。

このとき、爆薬保持スリーブ１０が粒状の爆薬２の大きさよりも小さな網目１０ａを備えたネット状に形成されているため、爆薬２が爆薬保持スリーブ１０の外部に漏出することがなく、爆薬２を圧送して供給管４から吐出した圧縮空気Ｓのみが網目１０ａを通り、発破孔３の孔面３ｃと爆薬保持スリーブ１０の隙間を通じて発破孔３外に排出される。これにより、爆薬２が、確実に爆薬保持スリーブ１０内で保持されて密充填される。また、爆薬２が密充填される際に、ネット状の爆薬保持スリーブ１０が外内径を僅かに大きくするように変形し、発破孔３の孔径ｄ１よりも僅かに小さな径ｄ２を有して形成された大径部１０ｃは、発破孔３の孔面３ｃに密着して、この部分に充填された爆薬２が発破孔３のボトム部６を満たすように装填される。なお、発破孔３の孔荒れ等でボトム部６の孔径ｄ１が大きく形成されているような場合には、大径部１０ｃが発破孔３の孔面３ｃに接触しない状態で保持され、これにより、確実にボトム部６の装薬量が所定量で維持される。

一方、爆薬保持スリーブ１０の小径部１０ｄにおいては、爆薬２の密充填によって外内径が僅かに大きくなるように変形しても、発破孔３の孔面３ｃとの間に隙間Ｈが確保される。また、小径部１０ｄの径ｄ３を予め所定の寸法で形成しておくことにより、この小径部１０ｄに爆薬２が密充填された状態で、その装薬量が例えば２から３程度の好適なデカップリング指数になるように爆薬２が保持される。これにより、爆薬保持スリーブ１０の小径部１０ｄによって、好適なコラム部７が形成される。

したがって、本実施形態の爆薬装填方法においては、爆薬保持スリーブ１０が外周を覆った状態の供給管４を発破孔３に挿入し、爆薬保持スリーブ１０内に爆薬２を吐出させながら供給管４を引き抜いてゆくことによって、爆薬２を爆薬保持スリーブ１０内に密充填して保持させることができ、爆薬保持スリーブ１０の径を所定の大きさにすることで、機械装填のみで所定量の爆薬２を確実に発破孔３内に装填することが可能になる。

また、爆薬保持スリーブ１０をネット状に形成しておくことによって、粒状の爆薬２を圧縮空気Ｓで圧送した場合においても、粒状の爆薬２の大きさよりも小さな網目１０ａを備えることで、圧縮空気Ｓのみを網目１０ａから排出し、確実に爆薬２を爆薬保持スリーブ１０内に密充填させることができる。

さらに、爆薬保持スリーブ１０が、径の大きさが異なる大径部１０ｃと小径部１０ｄを備えて形成されていることによって、爆薬装填機１を用いて機械的に発破孔３に爆薬２を装薬する場合においても、確実にボトム部１０ｃとコラム部１０ｄを形成することができ、スムースブラスティング装薬にも確実に対応することが可能になる。よって、従来のように、人力装薬を行う必要がないため、作業者に危険を強いることなく、効率的に装薬を実施することが可能になる。

以上、本発明に係る爆薬装填方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、爆薬保持スリーブ１０がネット状に形成されているものとしたが、例えば不織布などのシート状で通気性を有する多孔性部材を筒状に形成して爆薬保持スリーブ１０を構成してもよい。この場合には、本実施形態と同様に、圧送した爆薬２を爆薬保持スリーブ１０内に充填する際に、爆薬２を内部に保持しつつ圧縮空気Ｓを外部に排出することが可能である。よって、確実に爆薬２を爆薬保持スリーブ１０内で密充填することができる。

また、これに関連して、本実施形態では、爆薬２を粒状体の硝安油剤爆薬（ＡＮＦＯ）などの粒状爆薬とし、この粒状の爆薬２を圧縮空気Ｓで圧送するものとしたが、本発明は、糊状で流動性があるバルク含水爆薬（エマルション爆薬やスラリー爆薬などの含水爆薬）などの糊状爆薬に適用することも可能であり、この場合には、爆薬保持スリーブ１０を、ポンプ圧送した糊状爆薬を保持できる材質を用いてシート状に形成すればよい。

さらに、本実施形態では、爆薬保持スリーブ１０が、径が異なる１つの大径部１０ｃと１つの小径部１０ｄを備えることによって、スムースブラスティング装薬に対応できるようにしているが、爆薬保持スリーブ１０は、大径部１０ｃと小径部１０ｄを備えず、長さ方向に一定の径を備えて形成されてもよい。すなわち、本発明は、スムースブラスティング装薬以外の装薬を行なう際に適用されてもよいものである。また、スムースブラスティング装薬に適用する場合においても、爆薬保持スリーブ１０に、複数の大径部１０ｃと小径部１０ｄを形成し、発破孔３内に装薬量の異なる部分を分散配置して多段状に装薬してもよく、このようにすることで、例えば４〜５ｍ程度の長孔で発破孔３を形成し、多段状に爆薬２を装填して効率よく掘削を行なう長孔発破に対応することが可能になる。

従来の発破孔に爆薬を装填した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る爆薬装填方法に用いる爆薬保持スリーブを示す図である。 本発明の一実施形態に係る爆薬装填方法において、供給管とともに爆薬保持スリーブを発破孔に挿入した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る爆薬装填方法において、爆薬保持スリーブを用いて爆薬を装填している状態を示す図である。

符号の説明

１ 爆薬装填機
２ 爆薬
３ 発破孔
３ａ 孔底
３ｂ 開口部
３ｃ 孔面
４ 供給管
４ａ 先端
５ 爆薬圧送手段
６ ボトム部
７ コラム部
１０ 爆薬保持スリーブ
１０ａ 網目
１０ｂ 先端
１０ｃ 大径部
１０ｄ 小径部
１１ 親ダイ
Ｇ 地盤
Ｔ１ トンネル切羽面
Ｈ 隙間
ｄ１ 孔径（発破孔の内径）
ｄ２ 大径部の径
ｄ３ 小径部の径

Claims (3)

1. 地盤に穿設した発破孔に供給管を挿入し、該供給管の先端から圧送した爆薬を吐出させて前記供給管を順次前記発破孔から引き抜くことにより前記発破孔に爆薬を装填する爆薬装填方法において、
   前記供給管を筒状の爆薬保持スリーブに挿通させ、該爆薬保持スリーブを前記供給管とともに前記発破孔に挿入し、先端から吐出する前記爆薬を前記爆薬保持スリーブ内に充填して保持させながら前記供給管を引き抜いて、前記発破孔に前記爆薬を装填することを特徴とする爆薬装填方法。
2. 請求項１記載の爆薬装填方法において、
   前記爆薬保持スリーブがネット状あるいはシート状に形成されていることを特徴とする爆薬装填方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の爆薬装填方法において、
   前記爆薬保持スリーブが大径部と細径部を備えて形成されていることを特徴とする爆薬装填方法。

Images