JP2602144B2 - 棒状装薬方式による爆破設定方法 - Google Patents

棒状装薬方式による爆破設定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、棒状装薬方式による
爆破設定方法に関し、とりわけ、飛石事故が生じない安
全範囲内における爆破を保証し得る棒状装薬方式による
爆破設定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】1979年から1989年の10年間に
おける日本国内に発生した工事用爆破の事故件数は26
1件あり、そのうちで爆破から生じた飛石事故は160
件、すなわち61.3%に達する。
【0003】従来、爆破工事の施工において、装填され
るべき火薬量を決める場合に、火薬の装填の仕方を、一
点集中形の塊状にするか、または、細長い形の棒状にす
るか、2種類の手段があり、前者を一点集中装薬方式と
称し、後者を棒状装薬方式と称する。
【0004】ところで、実際の施工に当って、岩盤に火
薬を装填してこれを爆発したい場合に、まず、火薬を装
填する孔を掘り、これをせん孔と称し、その孔の内底部
からその孔内に沿って火薬を装填していく作業が一般的
かつ実際的である。そのような理由で、従来から棒状装
薬方式による爆破工事が圧倒的に多用され、それに対し
て、一点集中装薬方式は特殊な場合にのみ使用され、理
論的には普及しても実際的ではなかった。
【0005】図5で示すように、従来、一点集中装薬方
式による発破では、ハウザーの式 L=cW・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) L:装薬量(kg) c:発破係数 W:最小抵抗線(m) が周知であり、更に、前記(1)式を変形して、発破係
数c値は、 c=L/W・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) が周知である。
【0006】ただし、このハウザーの式が成立するに
は、 1.装薬量Lが一点集中装薬方式であること、 2.1自由面発破であること、 3.適正装薬量、すなわち、飛石が生じない安全範囲内
において最強の破壊効果が生じる装薬量は、自由面G上
の破壊半径rと最小抵抗線Wとが等しいW=rの漏斗形
状であること、 を条件とする。
【0007】従って、前記漏斗孔の体積V V=(1/3)×πr×W において、W=rを条件とし、そして、π≒3であるか
ら V=W・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3) となり、この(3)式を前記(2)式に代入すれば、 c=L/V・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4) つまり、発破係数c値は、一点集中装薬量Lとその装薬
量によって破壊される岩盤の体積Vとの比率(割合)で
あって、しかも、その体積Vを形成する3つの長さWr
が互いに等しい関係にあるときに成立することが認め
られる(日本産業火薬会昭和60年10月1日発行新版
産業火薬第198〜200頁参照)。
【0008】他方において、従来、棒状装薬方式による
斉発発破において、図6で示すように、装薬量Lの算定
式として L=c×H×D×D・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5) が知られている。そして、 (5)式を変形して、発破係数c値は、 c=L/(H×D×D)=L/V ・・・・・・・・・・・・・・(6) ただし、2つの孔間隔長DとD及びせん孔長Hとの
関係は、 (D=D)<H・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(7) ここで、H:せん孔長 D:せん孔口EとAとの間の孔間隔長 D:せん孔口EとBとの間の孔間隔長 L:装薬量 V:装薬量Lによる破壊岩盤体積(H×D×D) が周知である(通商産業省土地公害局編、社団法人全国
火薬類保安協会平成3年1月発行「火薬類保安教本シリ
ーズ17こんなときこんな火薬をこんな使い方で」第4
5〜46頁参照)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、発破係数c
値は、孔内に装填された火薬が爆発することによって自
由面Gに及ぼす破壊力であって、換言すれば、装薬長N
の上端から自由面Gに向け最小抵抗線Wに沿って突き上
げる力の程度を決める数値である、と発明者は考える。
【0010】従って、装薬量Lを算定する際に、飛石の
生じない安全面のみを考慮すれば、発破の破壊力が過少
で作業能率が捗らず、その逆に、破壊の能率面を重視す
れば、飛石が生じて危険な発破となるから、そこで、適
正なc値は、前記安全面と能率面の双方を勘案して、飛
石の生じない安全範囲内で最強の岩盤破壊を達し得べき
数値であると理解されるべきである。
【0011】かかる観点から前記従来のc値を検討すれ
ば、ハウザーの式が通用する一点集中装薬方式による発
破では、前記(3)式及び(4)式で示すように、岩盤
体積V=Wの破壊に要した破壊力のすべてが、自由面
に及ぼす破壊力となっているので、前記体積Vそのもの
が発破係数c値の分母を構成する純粋な数値であること
に間違いない。
【0012】しかしながら、棒状装薬方式による発破で
は、全岩盤体積V=H×D×Dの破壊に要した破壊
力のすべてが、自由面に及ぼす破壊力となっていると考
えることは誤まりである(前記6式参照)。
【0013】何故ならば、全破壊岩盤体積V=H×D
×Dは、前記自由面Gへの突き上げに関与する力によ
って破壊される岩盤の体積と、前記自由面Gへの突き上
げに関与しない下方の岩盤の破壊のみに関与する力によ
って破壊される岩盤の体積との和であるから、純粋な発
破係数c値は、その数値の分母を構成する体積が、自由
面Gへの突き上げに関与する力によって破壊される岩盤
の体積のみに限定されるべきであり、前記自由面Gへの
突き上げに関与しない下方の岩盤の破壊のみに関与する
力によって破壊される岩盤の体積は除外されるべきであ
る。
【0014】それ故、前記(5)式において、前記棒状
発破におけるc値と称する数値は、上記のような純粋な
c値ではなく、実際は、装薬量Lと、それによって破壊
される全岩盤体積Vとの割合を示す破壊岩盤単位であっ
て、この数値を、便宜上k値とすれば、前記(5)式
は、 L=k×H×D×D・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5a ) そして、前記(6)式は、 k=L/V=L/H×D×D・・・・・・・・・・・・・・・・(6a) と、それぞれ修正されるべきである。
【0015】このように、棒状装薬における従来のc値
は、その数値の分母を構成する破壊されるべき岩盤の体
積の決定に誤りがあり、本来、c値の算出には無関係の
要素までも含めて計算されていた。そのような理由か
ら、棒状装薬方式による発破では、経験上、一般的な適
正c値0.25〜0.45の数値よりも過少な0.10
〜0.30(前記0008項で示す資料第46頁の表参
照)を参考値として例示し、これを使用するように勧め
ている。
【0016】しかしながら、棒状装薬における従来のc
値決定の前記不確実要素を知らない当業者が、前記一般
的な適正c値0.25〜0.45を前記従来のc値算出
式の諸元に当てはめて公式通りに計算すれば、飛石事故
が生ずるおそれがあり、甚だ危険である。そして、冒頭
に記載するような飛石事故が多発する結果を招いてい
る。
【0017】従来における棒状装薬方式による爆破の設
定において、最大の危険要因は、図6及び前記(6)式
で示すように、c値算定式に最小抵抗線Wが関与してお
らず、装薬量Lとそれによって破壊される岩盤体積Vと
の割合のみでc値を決定しようとするものであるから、
極端に言えば、最小抵抗線W=0、つまり、自由面G上
に棒状装薬の上端が露出した危険な位置に火薬が装填さ
れていても、装薬量Lと破壊岩盤体積Vとの割合だけで
発破係数c値が決定され得るという危険性が内在する。
【0018】この発明の目的は、飛石事故が生じない安
全範囲内において最強の破壊力を得るために、発破係数
c値の分母を構成する破壊岩盤体積、とりわけ、その体
積の形成要件となる最小抵抗線長Wを明確にして、純粋
な発破係数値をもった棒状装薬方式による爆破設定方法
を提供することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】この発明による棒状装薬
による爆破設定方法は、上記の目的を達するために、図
1で示すように、装薬長Nと、その装薬長Nの上端部と
自由面Gとの間の最小抵抗線長Wとからなる任意のせん
孔長Hを掘り、図2で示すように、せん孔口Eから前記
最小抵抗線長Wと等しく、かつ、相互に等しい長さであ
るように、前記自由面G上に破壊範囲距離D及び
、すなわち、D=D=Wを設定し、図3及び4
で示すように、発破係数cの値、すなわち、装薬量Lと
破壊岩盤体積V=H×D×Dとの比が0.25〜
0.45の範囲内で前記装薬量Lを設定する。
【0020】
【作用】発破係数cは、装薬量Lから生ずる破壊力のう
ち、自由面Gに達する突き上げ力に関する制御係数であ
る。従って、その基礎となる数値は、従来のようなせん
孔長Hではなくて、せん孔長Hに装填された装薬長Nの
上端部と自由面Gとの間の距離、すなわち、最小抵抗線
長Wが関与する(図1参照)。
【0021】次に、発破係数c値を対象にした破壊岩盤
体積Vを決定する3つの長さWとDとDの関係に
ついて、それらに何らの制約を加えず、それらを無条件
に設定する場合には、下記の問題が生ずる。すなわち、
前記体積Vが同一数値を示しても、それを形成する3
つの長さWとDとDが著しく大きな数値と小さな数
値で成り立つ余地があり、飛石が生ずる要因から上記の
現象を再考すると、いずれか小さな数値の部分に飛石発
生の弱点が見出される。
【0022】従って、前記体積Vの値の形成要件とな
る3つの長さWとDとDは、飛石事故、すなわち、
発破係数cの観点から見直すと、均衡のとれた極端な大
小差のない、いずれも同一長さか、それに近似する長
さ、すなわち、W=D=DまたはW≒D≒D
あることを要し、その場合における破壊岩盤体積V
正円錐体または立方体となり、この破壊岩盤体積V
が、飛石事故が生じない程度の適正装薬量Lとの割合
を示す純粋な発破係数c値決定の分母を構成する因子に
外ならない(図3及び図4参照)。
【0023】そして、このような条件が充足される場合
であるときにのみ、棒状装薬量Lによる全破壊岩盤体積
V=H×D×Dを分母とするk=L/Vを純粋発破
係数c値とみなすことが可能である。なぜならば、全破
壊岩盤体積Vの中には当然c値を対象にした破壊岩盤体
積Vが含まれており、前記破壊岩盤単位k=L/Vの
割合(比率)は破壊岩盤体積Vでも不変であるとの理
由に基づく。
【0024】
【実施例】いま、孔径25mm、せん孔長H=3m,1
m当り装薬量0.41kg/m、装薬長N=2m、最小
抵抗線W=1mにおいて、装薬量L=0.41×2=
0.82kgの場合に、前記(6a)式により k=L/H×D×D ここで、W=D=D、従って、 k=0.82/3×1×1=0.27 k=c よって、c=0.27が純粋発破係数値であり、この数
値は飛石の生じない安全値である。従って、前記装薬量
L=0.82kgは適正値である。
【0025】前項の設定値において、最小抵抗線W=
0.8mとした場合に、 装薬長N=2.2m 装薬量L=0.41×2.2=0.90kg 前記(6a)式により k=L/H×D×D ここで、W=D=D、従って k=0.90/3×0.8×0.8=0.47 k=c よってc=0.47が純粋発破係数値であり、この数値
は危険値である。従って、前記装薬量L=0.90kg
は減少されて設定されるべきである。
【0026】また、孔径30mm、せん孔長H=15
m、1m当り装薬量0.58kg/m、装薬長N=1
3.5m、最小抵抗線W=1.5mにおいて、装薬量L
=0.58×13.5=7.83kgの場合に、前記
(6a)式により k=L/H×D×D ここで、W=D=D、従って、 k=7.83/15×1.5×1.5=0.23 k=c よってc=0.23が純粋発破係数値であり、この数値
は安全値である。従って、前記装薬量L=7.83kg
は適正な設定値である。
【0027】前項の設定値において、最小抵抗線W=
1.1mとした場合に、 装薬長N=13.9m 装薬量L=0.58×13.9=8.06kg 前記(6a)式により k=L/H×D×D ここで、W=D=D、従って、 k=8.06/15×1.1×1.1=0.44 k=c よってc=0.44が純粋発破係数値であり、この数値
は安全値の中で最も危険値に近い。従って、前記装薬量
L=8.06kgは危険値に近いことが判る。
【0028】
【発明の効果】この発明は、棒状装薬方式による発破に
おいて、従来、発破係数c値の観念に誤まりがあって、
誤用すると飛石事故が生ずる危険性があったものを、装
薬量Lによる全破壊岩盤体積Vと、発破係数cの分母を
構成する破壊岩盤体積Vとの相違を見極め、更に、前
記体積Vを形成する3つの長さWとDとDを均等
乃至略均等に設定する本質的条件を認識し、それが充足
された場合にのみ、破壊岩盤単位k値を発破係数c値と
みなす、という考えを開発したので、誤りのない最適c
値、すなわち、飛石事故が生じない安全範囲内において
最強の破壊力を得る安全と能率の双方を兼ね備えた棒状
装薬方式による爆破を施工し得るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による棒状装薬爆破設定方法における
純粋な発破係数値cを決定する基本的因子となるべき最
小抵抗線長Wを示す説明図、
【図2】この発明による純粋な発破係数値cを決定する
基礎となるべき破壊範囲距離D及びDを示す一実施
例の説明図、
【図3】この発明による純粋な発破係数値cをもった棒
状装薬方式爆破設定方法を示す一実施例の説明図、
【図4】この発明による純粋な発破係数値cをもった棒
状装薬方式爆破設定方法の変形を示す一実施例の説明
図、
【図5】従来の一点集中装薬方式における純粋な発破係
数値cを決定する方法を示す説明図、
【図6】従来の棒状装薬方式における不純なそして危険
な発破係数値を決定する方法を示す説明図である。
【符号の説明】
H せん孔長(W+N) N 装薬長 E せん孔口 W 装薬長Nの上端部と自由面Gとの間の距離(最小抵
抗線長) A 自由面G上におけるせん孔口Eから最小抵抗線長W
と等しい間隔で定めた第1標識点 D 自由面G上におけるせん孔口Eと第1標識点Aと
の間の距離(D=W) B 自由面G上におけるせん孔口Eから最小低抗線長W
と等しい間隔で定めた第2標識点 D 自由面G上におけるせん孔口Eと第2標識点Bと
の間の距離(D=W) L 装薬量 V 装薬量Lによって破壊される全岩盤体積(H×D
×D) k 全破壊岩盤単位 V発破係数c値に関与する破壊岩盤体積(W×D×
) c 発破係数 r 破壊半径

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 装薬長Nと、その装薬長Nの上端部と自
    由面Gとの間の最小抵抗線長Wとからなる任意のせん孔
    長Hを掘り、 せん孔口Eから前記最小抵抗線長Wと等しく、かつ、相
    互に等しい長さであるように、前記自由面G上に破壊範
    囲距離D及びD、すなわち、D=D=Wを設定
    し、 発破係数cの値、すなわち、装薬量Lと破壊岩盤体積V
    =H×D×Dとの比が0.25〜0.45の範囲内
    で前記装薬量Lを設定する、 ことを特徴とする棒状装薬方式による爆破設定方法。
  2. 【請求項2】前記破壊範囲距離D及びDの一方また
    は双方を、せん孔間隔長にした請求項1に記載の棒状装
    薬方式による爆破設定方法。
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