JP2010202492A - 殉爆度が向上された鈍感性破砕組成物、及び低エネルギー発火用発火機構を含む破岩装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、殉爆度が向上された鈍感性破砕組成物、数アンペア(A)の低い電流を用いて得た数十乃至数百ミリジュール(mJ)の低エネルギーで反応する低エネルギー発火用発火機構及びこれらを含めて前記発火機構が前記鈍感性破砕組成物を低エネルギーで着火させ、脆性物体(岩盤、コンクリートなど)を破砕する破岩装置に関するものである。
【選択図】図1
Description
その一、これらは主に高融点、高熱量のアルミニウム、又はマグネシウムを発熱剤として使用するため、着火し難いか、着火されたとしても未反応物が発生するなどの問題を有している。また、これらは鈍感性破砕組成物であって、数千ボルトから数万ボルトの高電圧大電力を用いて数十乃至数百キロジュール(KJ)以上の高エネルギーを供給して電気的アークを発生させ、破砕組成物を発火させるため、高電圧による安全上の危険度増加と、大容量コンデンサーの充・放電を通したサージ電圧による接点不良による装備故障及び不発、そして破岩装備類の超大型化設備による装備運用の取扱いにおける不便さ、破岩エネルギー供給において電気的限界により幾つかの孔数までしか破岩できない、非経済的で非効率的な破岩の問題を有している。
(a)金属酸化物である酸化剤35乃至45重量%、
(b)金属粉末である還元剤8乃至12重量%及び、
(c)過炭酸ナトリウム(2Na2CO3・3H2O2)、アジ化ナトリウム(NaN3)、五硼酸アンモニウム四水化物(NH4B5O8・4H2O)、硫酸マグネシウム七水化物(MgSO4・7H2O)、硫酸第一鉄七水化物(FeSO4・7H2O)、シュウ酸アンモニウム一水化物 [(NH4)2C2O4・H2O]、及びこれらの混合物でなる群から選ばれる解離圧剤42乃至55重量%を含有し、
追加で、
(d)黄、軽油、重油、灯油及びこれらの混合物でなる群から選ばれる助燃剤0.5乃至5重量%、又は
(e)メチルセルロース(MC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、カルボキシメチルセルロース(CMC)及びこれらの混合物でなる群から選ばれる粘結剤0.1乃至1.8重量%、又は
(d)と(e)の両方を含有する鈍感性破砕組成物を提供する。
(a)カートリッジ、
(b)前記カートリッジ内部に充填される本発明の鈍感性破砕組成物、及び
(c)前記カートリッジの一側面に装着される本発明の発火機構
を含むものである破岩装置を提供する。
カートリッジ2、
前記カートリッジ2内部に充填される本発明の鈍感性破砕組成物20、及び
前記カートリッジ2の一側面に装着される本発明の発火機構10
を含んでなる。
上記したように、本発明の発火機構10は本発明の破岩装置1の一側面を通して鈍感性破砕組成物20内の正中央に着脱可能な構造である。
直径0.5mm、長さ2.5mの銅導線の末端に下記の表1の発熱線を各々スポットウェルディング(spot welding)して発熱線を用意し、モノ二トロレゾルシン鉛と過マンガン酸カリウムを7:3の重量比率となるように混合した発火剤を30mg使用し、供給電流を同一にして発熱線の種類により発火剤が完爆したか否かを確認し、その電気的特性を測定した。この結果を下記の表1に示した。
発火剤が鈍感な高温高熱発生剤を充分に着火させて感応分解されるようにする最小発火薬量を求めるために、直径0.5mm、長さ2.5mである銅導線の末端に発熱線をスポットウェルディングして発熱線を用意し、ジ二トロレゾルシン鉛と二酸化マンガンを6:4の重量比率となるように混合した発火剤を表2のように薬量別に変化させ、供給電流は2.0Aにして完爆したか否かを確認した。この結果を表2に示した。
注2)高温高熱発生剤は0.8gで同一薬量
(アルミニウム:酸化第二銅:黄=17:78:5)
注3)高温高熱発生剤の加圧は100kg/cm2で発火機構内に充填。
アルミニウム粉末(11.2重量%)、酸化第二銅(23.5重量%)、酸化第二鉄
(15.0重量%)、アジ化ナトリウム(50.3重量%)の混合物を用意する。このような混合物の総重量を基準としてエチルアルコール11.5重量%にヒドロキシプロピルメチルセルロース0.2重量%を入れて充分に溶解させた後、よくかき混ぜて粘結剤液を用意する。
注2)高温高熱発生剤0.8g
注3)完爆数/試料数
電流の大きさが0.6A以上であると、発火剤が発火されるが、鈍感性破砕組成物を完爆させることはできないことが分かり、電流の大きさが2.0A以上になるとようやく鈍感性破砕組成物が完爆されることが確認できるが、斉発の際には製造上、発火剤の感度、斉発数量、電流縲絏、接触抵抗、発熱線抵抗の偏差などを考慮して充分な発火電流が供給されるように、安全率5倍を取って1個当り供給される発火電流は10A以上にすることが好ましい。また、供給電流が大きくなるほど発火力積(Ignition Impulse, mW・sec/Ω), 臨界発火エネルギー(mj)は値が減少し、単位時間当り供給エネルギーは大きくなる傾向を示す。
マグナリウム(11重量%、Mg:Al=3:7)、酸化第二銅(41.0重量%)、過炭酸ナトリウム(47.0重量%)、黄(1.0重量%)の混合物を用意する。
このような混合物を下記の表4のように発火機構に10Aの低エネルギーを供給し、発火剤の発火を通して高温高熱発生剤が発火するのかを判断し、自然状態充填と加圧充填に区分して高温高熱発生剤の薬量により鈍感性破砕組成物への与爆能力(donor)を確認した。
下記の表5の各試料を各々の組成によって混合して用意する。
本発明1の試料を用意するために、アルミニウム粉末(11.2重量%)、酸化第二銅(23.5重量%)、酸化第二鉄(15重量%)、及びアジ化ナトリウム(50.3重量%)を混合する。このような混合物の総重量を基準としてエチルアルコール11.5重量%にヒドロキシプロピルメチルセルロース0.2重量%を入れて充分に溶解させた後、よくかき混ぜて粘結剤液を用意する。前記混合物を混合機に投入し、充分に混合した後、別途容易した前記粘結剤液を混合機に投入して混合する。混合機から排出された混合物を振動体を通して縮分した後、野外乾燥して臭いを除去し、60℃の温度を維持する乾燥室で24時間乾燥し、本発明1の試料を用意する。
注1)カートリッジ薬径:34mm
注2)開放殉爆度は砂上に一直線状に溝を掘ってカートリッジを置いた後、測定
注3)密閉殉爆度は一方を閉じた鋼管内にカートリッジを入れて測定
酸化剤、還元剤及び解離圧剤のみ含む鈍感性破砕組成物の殉爆度と比べて、粘結剤を更に添加した鈍感性破砕組成物の殉爆度が密閉殉爆度を基準として3倍高いことが確認でき、酸化剤、還元剤及び解離圧剤のみ含む鈍感性破砕組成物の殉爆度と比べて、発火点が低い黄を更に添加した鈍感性破砕組成物の殉爆度が密閉殉爆度を基準として6倍以上ほど高いことが確認できた。また、助燃剤以外に 粘結剤を加えた鈍感性破砕組成物の殉爆度は、酸化剤、還元剤及び解離圧剤のみ含む鈍感性破砕組成物の殉爆度と比べて、密閉殉爆度を基準として9倍以上高いことが確認できた。
2:カートリッジ
10:発火機構
11:銅導線
12:発熱線
13:発火剤
14:高温高熱発熱剤
20:鈍感性破砕組成物
Claims (10)
- 鈍感性破砕組成物であって、前記組成物の総重量を基準として、
(a)金属酸化物である酸化剤35乃至45重量%、
(b)金属粉末である還元剤8乃至12重量%、
(c)過炭酸ナトリウム(2Na2CO3・3H2O2)、アジ化ナトリウム(NaN3)、五硼酸アンモニウム四水化物(NH4B5O8・4H2O)、硫酸マグネシウム七水化物(MgSO4・7H2O)、硫酸第一鉄七水化物(FeSO4・7H2O)、シュウ酸アンモニウム一水化物 [(NH4)2C2O4・H2O]、及びこれらの混合物でなる群から選ばれる解離圧剤42乃至55重量%、
(d)黄(S) である助燃剤0.5乃至5重量%、及び
(e)メチルセルロース(MC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、カルボキシメチルセルロース(CMC)及びこれらの混合物でなる群から選ばれる粘結剤0.1乃至1.8重量%を含有するものである鈍感性破砕組成物。 - 前記酸化剤は、酸化第二銅、二酸化マンガン、酸化第二鉄、四酸化三鉄又はこれらの混合物でなる群から選ばれるものである請求項1に記載の鈍感性破砕組成物。
- 前記還元剤は、アルミウム粉末、マグネシウム粉末及びこれらの混合物でなる群から選ばれるものである請求項1に記載の鈍感性破砕組成物。
- 発火機構であって、
内部の上端から発火剤中心内の発熱線及び高温高熱発生剤を順次含み、前記発火剤は発火物質及び酸素供給剤を含有し、前記高温高熱発生剤は還元剤、酸化剤、及び助燃剤を含有するものである発火機構。 - 前記発熱線の比抵抗は、18.4 μ ohm・cm乃至134 μ ohm・cmである請求項4に記載の発火機構。
- 前記発火物質は、モノ二トロレゾルシン鉛、ジニトロレゾルシン鉛、及びこれらの混合物でなる群から選ばれるものである請求項4に記載の発火機構。
- 前記酸素供給剤は、過マンガン酸カリウム、二酸化マンガン、及びこれらの混合物でなる群から選ばれるものであって、前記発火物質の重量を基準として5乃至70重量%の量で前記発火剤に含有されるものである請求項4に記載の発火機構。
- 前記高温高熱発生剤は、前記還元剤と酸化剤の総重量を基準として金属粉末である還元剤15乃至25重量%、金属酸化物である酸化剤75乃至85重量%、及び窒素量12%未満の綿藥(nitrocellulose)、黄(S)及びこれらの混合物でなる群から選ばれる助燃剤0.5乃至15重量%を含有するものである発火機構。
- 前記還元剤は、アルミウム粉末、マグネシウム粉末及びこれらの混合物でなる群から選ばれるものであり、前記酸化剤は、酸化第二銅、二酸化マンガン、酸化第二鉄、四酸化三鉄及びこれらの混合物でなる群から選ばれるものである請求項4に記載の発火機構。
- 破岩装置であって、
(a)カートリッジ、
(b)前記カートリッジ内部に充填される第1項乃至第3項の何れか1項による鈍感性破砕組成物、及び
(c)前記カートリッジの一側面に装着される第4項乃至第9項の何れか1項による発火機構
を含むものである破岩装置。
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