JP2014222119A - 爆ごう検知方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発破場所より離れた位置において、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置および量等を定量的に把握することのできる爆ごう検知方法およびその装置を提供する。【解決手段】装薬孔に爆薬とこの爆薬の起爆に用いる雷管を装填して発破し、この発破に伴う爆ごうを検知する方法であって、発破の振動速度を測定し、この測定値と発破前に振動速度推定式により計算した振動速度の計算値とを比較することで、発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知するようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、発破などに伴う爆ごうを検知する爆ごう検知方法およびその装置に関し、特に、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置および量等を把握するために用いる爆ごう検知方法およびその装置に関するものである。

従来、火薬類を用いた発破工法は、トンネル掘削をはじめとして構造物の基礎掘削、骨材や石材の採取などに広く用いられているが、火薬類の取り扱いに関連した事故や災害を防止するためには、爆薬の間に岩片が挟まって伝爆しない現象（殉爆不良）や、前段の爆発で後段の爆薬が排出される現象（カットオフ）に起因する爆薬の不発残留を防止することが重要である。また、電気雷管に関しては、電気雷管脚線が損傷し、接触することで濡れた地山へアースする現象（地絡）や、回路が途中接触する現象（短絡）による起爆不良の発生を防止することが重要である。

したがって、安全な発破を行うためには、発破終了後に不発雷管や不発爆薬を確実に検出し除去することが必要である。特に、ダイナマイトなどの火薬類を用いてトンネル発破などを行った場合には、発破によって生じた土砂、岩石などのずりを除去することが必要となるが、不発雷管や不発爆薬などの存在に気がつかずに、ずりの除去を行うと、何らかの衝撃で不発爆薬が爆発し、安全管理上大きな問題となる。

このため、従来より発破終了後の不発残留爆薬を検出する方法として、熟練技術者の目視点検による判定方法のほか、電磁波検出による方法（例えば、特許文献１、２を参照）、磁気探査による方法（例えば、特許文献３を参照）などの科学的な方法が提案されてきている。

特許文献１の発破爆ごう検知装置は、所定周波数帯域の電磁波を計測する計測手段と、この計測手段による計測値と予め設定されている判定値との比較により爆ごうの有無を判定する判定手段と、判定手段による判定結果を出力する出力手段とを備えるものである。ここで、上記の計測手段としては、所定周波数帯域の電磁波を受信するアンテナおよびこのアンテナより受信した信号を増幅するためのアンプ等を備えて構成される市販のラジオ等を利用できるとされ、伝搬速度の非常に速い電磁波の計測値に基づいて爆ごうを検知するので、計測手段が発破点より離れた位置に配置されていても、爆ごうを時間精度良く検知することができるとされている。

特許文献２の残留爆薬体検出方法は、発破装薬孔内に装填される爆薬体として電磁波反射機能を有するものを用いており、発破終了後、不発爆薬体の存在可能性のある領域を目がけて送受信アンテナを用い検出電磁波を送受信するものである。このとき、不発爆薬体が存在すると、電磁波反射機能を有する爆薬体から岩盤など周囲の情況に影響されることなく反射波が得られるので、これを解析することにより不発爆薬体を検出するようになっている。

特許文献３の残留爆薬の探知方法は、可撓性のある有機物に永久磁石粉末を練りこみ、あるいは電気絶縁物を被覆してなる棒状アルニコ系磁石を長手方向に着磁して構成した永久磁石を、爆薬装填孔の最奥部より孔口まで挿入し、爆薬の爆発後、磁気探知器によって磁気の有無および位置を検出するようにしたものである。

特開２００２−７１４４６号公報 特許第２６４３０５７号公報 特開昭５１−１４２５１２号公報

ところで、上記の特許文献１は、発破点より離れた位置に配置した計測手段で爆ごうを時間精度良く検知することはできても、不発雷管や不発爆薬の発生位置や量等を定量的に把握することはできない。

また、上記の特許文献２、３は、不発爆薬を検出するのに発破終了後の爆薬の装填孔にアンテナや磁気探知器を近づけなければならず、作業員が切羽直下に立ち入る手間・時間を要し、安全性の確保が十分とはいえない。

このため、発破場所より離れた位置において、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量等を定量的に把握することのできる技術が望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発破場所より離れた位置において、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量等を定量的に把握することのできる爆ごう検知方法およびその装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る爆ごう検知方法は、装薬孔に爆薬とこの爆薬の起爆に用いる雷管を装填して発破し、この発破に伴う爆ごうを検知する方法であって、前記発破の振動速度を測定し、この測定値と前記発破前に振動速度推定式により計算した振動速度の計算値とを比較することで、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知することを特徴とする。

また、本発明に係る他の爆ごう検知方法は、上述した発明において、前記雷管の段数、前記装薬孔の位置、装填した前記爆薬の量との対応関係を予め把握しておき、前記発破の振動速度が観測された時間により前記雷管の段数を把握し、前記振動速度の測定値により前記爆薬の量を把握し、前記測定値と前記計算値とを比較することで、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知することを特徴とする。

また、本発明に係る他の爆ごう検知方法は、上述した発明において、前記雷管の１段当たりの前記装薬孔の孔数を１孔としたことを特徴とする。

また、本発明に係る爆ごう検知装置は、装薬孔に爆薬とこの爆薬の起爆に用いる雷管を装填して発破し、この発破に伴う爆ごうを検知する装置であって、前記発破の振動速度を測定する測定手段と、前記発破の振動速度推定式により振動速度を計算する計算手段と、前記測定手段による測定値と前記計算手段による計算値とを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知する検知手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の爆ごう検知装置は、上述した発明において、前記雷管の段数、前記装薬孔の位置、装填した前記爆薬の量との対応関係を予め把握しておき、前記発破の振動速度が観測された時間により前記雷管の段数を把握し、前記振動速度の測定値により前記爆薬の量を把握し、前記測定値と前記計算値とを比較することで、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知することを特徴とする。

また、本発明に係る他の爆ごう検知装置は、上述した発明において、前記雷管の１段当たりの前記装薬孔の孔数を１孔としたことを特徴とする。

本発明に係る爆ごう検知方法によれば、装薬孔に爆薬とこの爆薬の起爆に用いる雷管を装填して発破し、この発破に伴う爆ごうを検知する方法であって、前記発破の振動速度を測定し、この測定値と前記発破前に振動速度推定式により計算した振動速度の計算値とを比較することで、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知するので、発破場所より離れた位置で測定した振動速度の測定値に基づいて、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を定量的に把握することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の爆ごう検知方法によれば、前記雷管の段数、前記装薬孔の位置、装填した前記爆薬の量との対応関係を予め把握しておき、前記発破の振動速度が観測された時間により前記雷管の段数を把握し、前記振動速度の測定値により前記爆薬の量を把握し、前記測定値と前記計算値とを比較することで、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知するので、発破場所より離れた位置において、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を精度よく定量的に把握することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の爆ごう検知方法によれば、前記雷管の１段当たりの前記装薬孔の孔数を１孔としたので、多段発の発破を行う場合でも、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を定量的に把握することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る爆ごう検知装置によれば、装薬孔に爆薬とこの爆薬の起爆に用いる雷管を装填して発破し、この発破に伴う爆ごうを検知する装置であって、前記発破の振動速度を測定する測定手段と、前記発破の振動速度推定式により振動速度を計算する計算手段と、前記測定手段による測定値と前記計算手段による計算値とを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知する検知手段とを備えるので、発破場所より離れた位置で測定した振動速度の測定値に基づいて、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を定量的に把握することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の爆ごう検知装置によれば、前記雷管の段数、前記装薬孔の位置、装填した前記爆薬の量との対応関係を予め把握しておき、前記発破の振動速度が観測された時間により前記雷管の段数を把握し、前記振動速度の測定値により前記爆薬の量を把握し、前記測定値と前記計算値とを比較することで、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知するので、発破場所より離れた位置において、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を精度よく定量的に把握することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の爆ごう検知装置によれば、前記雷管の１段当たりの前記装薬孔の孔数を１孔としたので、多段発の発破を行う場合でも、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を定量的に把握することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る爆ごう検知方法およびその装置の実施例を示す概略ブロック構成図である。 図２は、トンネル切羽面に穿孔された装薬孔の配置の一例を示す正面図である。 図３は、発破の振動測定による振動速度と経過時間の関係の一例を示す図である。

以下に、本発明に係る爆ごう検知方法およびその装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明の爆ごう検知方法およびその装置は、装薬孔に爆薬とこの爆薬の起爆に用いる雷管を装填して発破し、この発破に伴う爆ごうを検知するものである。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１に示すように、本発明に係る爆ごう検知装置１００は、発破の振動速度を測定する測定手段２０と、発破の振動速度推定式により振動速度を計算する計算手段２２と、測定手段２０による測定値と計算手段２２による計算値とを比較する比較手段２４と、比較手段２４の比較結果に基づいて、発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知する検知手段２６とを備えており、基本的に発破場所より離れた安全な位置であって発破の振動速度を計測可能な位置に設けられる。

この爆ごう検知装置１００は、検知手段２６による検知結果を出力する出力手段２８と、測定値および計算値を記憶する記憶手段３０と、これらの手段を制御するＣＰＵを有する制御手段３２とをさらに備える。

ここで、計算手段２２において使用する発破の振動速度推定式としては、例えば、
Ｖ＝Ｋ×Ｗ^２／３×Ｄ^−２
のような推定式を用いることができる。ただし、Ｖは振動速度（ｃｍ／ｓ）、Ｋは発破条件および地盤特性等によって変化する係数、Ｗは段当たりの爆薬量（ｋｇ）、Ｄは発破場所からの距離（ｍ）である。なお、発破の振動速度推定式としては、これ以外の周知の振動速度推定式を用いてももちろん構わない。

上記のように構成した爆ごう検知装置１００の動作例について説明する。
まず、発破前に、雷管の段数、装薬孔の位置、装填した爆薬量との対応関係、および、上記の発破の振動速度推定式における係数Ｋ、段当たりの爆薬量Ｗ、距離Ｄを予め把握し、図示しない入力手段を介して記憶手段３０に記憶させておく。そして、発破前に、制御手段３２は記憶手段３０から係数Ｋ、段当たりの爆薬量Ｗ、距離Ｄを読み出し、計算手段２２に出力する。

計算手段２２は、上記の発破の振動速度推定式を用いて振動速度を段数毎に計算して、計算値を制御手段３２に出力する。出力された計算値は記憶手段３０に記憶される。制御手段３２は、測定手段２０による発破の振動速度の測定値を受信する一方、記憶手段３０から雷管の段数、装薬孔の位置、装填した爆薬量との対応関係、および、振動速度の計算値を読み出し、これらの情報を比較手段２４に出力する。

比較手段２４は、出力された発破の振動速度の測定値（観測された時間）から雷管の段数を把握するとともに、予め記憶してある雷管の段数と対応させることで、段数毎の装薬孔の位置、装填した爆薬量を取得する。そして、比較手段２４は、振動速度の測定値により段数毎の爆薬の量を把握して測定値と計算値とを比較し、この比較結果を制御手段３２を介して検知手段２６に出力する。

検知手段２６は、制御手段３２を介して比較手段２４から出力された比較結果に基づいて発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知する。この場合、例えば比較手段２４により出力される比較結果は、振動速度の測定値と計算値の差などを段数毎に示した情報で構成することができる。そして、例えば検知手段２６は、両者の差が予め定めた閾値よりも大きい場合に、その段数にて不発爆薬の疑いが高いこと、および、その不発爆薬の量を検知する。そして、両者の差がこの閾値よりもはるかに大きく、かつ、測定値がゼロに近い場合には、その段数にて不発雷管の疑いが高いことを検知する。

ここで、段数と装薬孔の位置の対応関係は予め判明していることから、この対応関係を用いれば発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置は定量的に把握される。また、不発爆薬の量は、振動速度の計算値と測定値の差に基づいて周知の方法により求めることができる。

これらの検知結果は、制御手段３２を介して表示モニタなどの出力手段２８に出力される。操作者はこの出力を見ることで、発破場所より離れた位置において、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を精度よく定量的に把握することができる。

次に、本発明を適用した具体例について図２および図３を参照しながら説明する。
図２は、トンネル切羽面Ａに穿孔された装薬孔の配置の一例を示したものである。図中黒丸は装薬孔の位置を示している。図２に示すように、各装薬孔には、破線で示される導火管付き雷管が装填してあり、複数本ずつコネクタＣを用いて結束され、実線で示される電気雷管あるいは導火管付き雷管を介して図外の点火器に接続されている。また、トンネル切羽面Ａの中央にある符号１〜１５は、その位置の装薬孔における導火管付き雷管の段数番号を示している。

ここに用いられる導火管付き雷管は、延時手段を備えた段発雷管に導火管を取り付けた非電気式の雷管であり、１段当たりの装薬孔の孔数を１孔としている。なお、導火管付き雷管は静電気や漏洩電流などに対する安全性が確保されると同時に、導火管どうしの結線作業も短時間で済むので作業性、安全性に優れており、コネクタと併用することで１００段発規模の多段発の発破を行うことができる。

図３は、発破の振動測定による振動速度と経過時間の関係の一例を示したものである。図中の符号１〜１５は雷管の段数番号を示しており、図２の符号１〜１５の装薬孔の雷管に対応している。

図３に示すように、２段（符号２）において測定値が計算値に比べて非常に小さく、想定される爆発量相当の振動速度に至っていないことから、カットオフが疑われる。この場合、図２中の符号２の装薬孔による不発爆薬が残留しているおそれがあることが判る。また、１３段（符号１３）において雷管の遅延秒時に振動が観測されないことから、図２中の符号１３の装薬孔において不発雷管の疑いがあることが判る。

このように、本発明によれば、振動速度の測定値と計算値とを比較することで、発破場所より離れた位置において、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量等を定量的に把握することができる。また、導火管付き雷管を用いて多段発の発破を行う場合であっても、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を定量的に把握することができる。さらに、本発明によれば不発雷管や不発爆薬の発生位置や量等を従来の方法よりも安全かつ確実に把握でき、次作業の安全性を確保することができる。

なお、上記の実施の形態では、雷管として１段１孔で起爆する導火管付き雷管を用いた発破例について説明したが、これに限るものではなく、例えばこの代わりに１段１孔で起爆する電気雷管を用いても上記と同様の効果を奏することができる。また、本発明では雷管として１段で複数孔を爆破する電気雷管を用いることも可能である。ただし、この場合には、正確な発破孔位置を確定することはできないが、不発雷管または不発爆薬があることを検知することができる。

また、本発明に係る爆ごう検知方法は、上記の爆ごう検知装置１００により具現化されている方法と同様の方法であって、発破の振動速度を測定し、この測定値と発破前に振動速度推定式により計算した振動速度の計算値とを比較することで、発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知するものである。本発明の爆ごう検知方法によれば、本発明の爆ごう検知装置１００と同様に、発破場所より離れた位置で測定した振動速度の測定値に基づいて、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を定量的に把握することができる。

以上説明したように、本発明に係る爆ごう検知方法によれば、装薬孔に爆薬とこの爆薬の起爆に用いる雷管を装填して発破し、この発破に伴う爆ごうを検知する方法であって、前記発破の振動速度を測定し、この測定値と前記発破前に振動速度推定式により計算した振動速度の計算値とを比較することで、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知するので、発破場所より離れた位置で測定した振動速度の測定値に基づいて、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を定量的に把握することができる。

また、本発明に係る他の爆ごう検知方法によれば、前記雷管の段数、前記装薬孔の位置、装填した前記爆薬の量との対応関係を予め把握しておき、前記発破の振動速度が観測された時間により前記雷管の段数を把握し、前記振動速度の測定値により前記爆薬の量を把握し、前記測定値と前記計算値とを比較することで、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知するので、発破場所より離れた位置において、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を精度よく定量的に把握することができる。

また、本発明に係る他の爆ごう検知方法によれば、前記雷管の１段当たりの前記装薬孔の孔数を１孔としたので、多段発の発破を行う場合でも、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を定量的に把握することができる。

また、本発明に係る爆ごう検知装置によれば、装薬孔に爆薬とこの爆薬の起爆に用いる雷管を装填して発破し、この発破に伴う爆ごうを検知する装置であって、前記発破の振動速度を測定する測定手段と、前記発破の振動速度推定式により振動速度を計算する計算手段と、前記測定手段による測定値と前記計算手段による計算値とを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知する検知手段とを備えるので、発破場所より離れた位置で測定した振動速度の測定値に基づいて、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を定量的に把握することができる。

また、本発明に係る他の爆ごう検知装置によれば、前記雷管の段数、前記装薬孔の位置、装填した前記爆薬の量との対応関係を予め把握しておき、前記発破の振動速度が観測された時間により前記雷管の段数を把握し、前記振動速度の測定値により前記爆薬の量を把握し、前記測定値と前記計算値とを比較することで、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知するので、発破場所より離れた位置において、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を精度よく定量的に把握することができる。

また、本発明に係る他の爆ごう検知装置によれば、前記雷管の１段当たりの前記装薬孔の孔数を１孔としたので、多段発の発破を行う場合でも、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量を定量的に把握することができる。

以上のように、本発明に係る爆ごう検知方法およびその装置は、トンネル掘削、構造物の基礎掘削、骨材や石材の採取などで適用される雷管および爆薬を利用した発破工法に有用であり、特に、発破場所より離れた位置において、発破終了後の不発雷管や不発爆薬の発生位置や量等を定量的に把握するのに適している。

１〜１５ 雷管の段数番号
２０ 測定手段
２２ 計算手段
２４ 比較手段
２６ 検知手段
２８ 出力手段
３０ 記憶手段
３２ 制御手段
１００ 爆ごう検知装置
Ａ トンネル切羽面
Ｃ コネクタ

Claims (6)

1. 装薬孔に爆薬とこの爆薬の起爆に用いる雷管を装填して発破し、この発破に伴う爆ごうを検知する方法であって、
   前記発破の振動速度を測定し、この測定値と前記発破前に振動速度推定式により計算した振動速度の計算値とを比較することで、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知することを特徴とする爆ごう検知方法。
2. 前記雷管の段数、前記装薬孔の位置、装填した前記爆薬の量との対応関係を予め把握しておき、前記発破の振動速度が観測された時間により前記雷管の段数を把握し、前記振動速度の測定値により前記爆薬の量を把握し、前記測定値と前記計算値とを比較することで、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知することを特徴とする請求項１に記載の爆ごう検知方法。
3. 前記雷管の１段当たりの前記装薬孔の孔数を１孔としたことを特徴とする請求項１または２に記載の爆ごう検知方法。
4. 装薬孔に爆薬とこの爆薬の起爆に用いる雷管を装填して発破し、この発破に伴う爆ごうを検知する装置であって、前記発破の振動速度を測定する測定手段と、前記発破の振動速度推定式により振動速度を計算する計算手段と、前記測定手段による測定値と前記計算手段による計算値とを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知する検知手段とを備えることを特徴とする爆ごう検知装置。
5. 前記雷管の段数、前記装薬孔の位置、装填した前記爆薬の量との対応関係を予め把握しておき、前記発破の振動速度が観測された時間により前記雷管の段数を把握し、前記振動速度の測定値により前記爆薬の量を把握し、前記測定値と前記計算値とを比較することで、前記発破場所における不発雷管と不発爆薬の少なくとも一方の発生位置または量を検知することを特徴とする請求項４に記載の爆ごう検知装置。
6. 前記雷管の１段当たりの前記装薬孔の孔数を１孔としたことを特徴とする請求項４または５に記載の爆ごう検知装置。

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