JP4399281B2 - 産業用爆薬 - Google Patents

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本発明は、採鉱や土木建設工事等において用いられ、耐水性のある産業用爆薬に関する。
産業用爆薬としては、一般にダイナマイト、含水爆薬、硝安爆薬、硝安油剤爆薬(以下、「ANFO爆薬」という)が用いられ、これらの爆薬のうち、ANFO爆薬は、比較的簡単に製造することができ、他の産業用爆薬に比べ、安価で、安全性が高く、発破孔への装填が容易である等の利点を有しているが、ダイナマイトに比べ威力が弱く、耐水性がない等の欠点を有している。そのため爆破用の穿孔内に水が存在するときには、ANFO爆薬をポリチューブ製薬筒のような防水性のある包装材料に装填して使用しているが、こうした使用法では、本来バルクで簡単に装填することができる優位性を失うばかりでなく、包装された爆薬と穿孔壁との間に隙間を生じ、穿孔に直接ANFO爆薬を装填するのと比べ、十分な発破効果を得ることができない。またポリチューブ製の薬筒は、穿孔への装填時に孔内壁の鋭利な石等によって損傷し、損傷箇所より水が侵入してANFO爆薬が吸湿し、これにより爆発性能が損なわれることがある。この問題を解決するため下記特許文献1には、ANFO爆薬に吸水剤を加えたものが提案され、また下記特許文献2には、プリル硝安の表面を樹脂でコーティングして耐水性を持たせることが提案されているが、いずれも従来のANFO爆薬の爆発性能を有していない。
特開2000−16891号 特開2001−31490号
本発明の目的は、ANFO爆薬と同様の取扱性を有すると共に、ANFO爆薬と比較して威力が大きく、耐水性があり、しかも比較的安価な産業用爆薬を提供しようとするものである。
請求項1に係る発明の産業用爆薬は、硝安70〜80重量%、TNT15〜25重量%及び吸水性のあるアクリル酸塩系樹脂又は増粘多糖類2.5〜10重量%を配合してなるものである。
請求項2に係る発明の産業用爆薬は、請求項1に係る発明の産業用爆薬において、増粘多糖類は、粒度が75μm以下で、配合量を10重量%以下、好ましくは7.5重量%以下としたものであり、
請求項3に係る発明の産業用爆薬は、請求項1に係る発明の産業用爆薬において、アクリル酸塩系樹脂は、粒度が710μm以下で、配合量を10重量%以下、好ましくは7.5重量%以下としたものである。
請求項4に係る発明の産業用爆薬は、請求項1〜3に係る発明の産業用爆薬において、硝安は、吸油率が8%以上、好ましくは10%以上、より好ましくは18.3%であるものである。
上記各発明で用いるアクリル酸塩系樹脂としては、例えば三洋化成工業株式会社製のサンフレッシュST−500MPSA(商品名)、同ST−573(商品名)を挙げることができ、増粘多糖類としては、例えばキサンタンガム、ジェランガム等のバイオガム、グアーガム、グアーガム誘導体等のグアーガム誘導体、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)等のセルロース誘導体、ローカストビーンガム等を挙げることができる。
なお、上記各発明の爆薬には、性能を向上させるためアルミ粉等を添加してもよい。
本発明の爆薬によると、ANFO爆薬に比べ、同等ないしほぼ同等の感度を有して取扱性に優れる一方、爆速が増加して威力が増大し、また耐水性を有して水の存在下でも使用可能である。
実施例1
三菱化学株式会社製のプリル硝安MK(商品名)、吸油率10.2%を75〜85℃に加熱して溶融状態のTNTを硝安/TNTを78/22の配合比で配合して攪拌混合したのち、吸水性のある増粘多糖類として、スイス国MEY HALL社の、グアーガム(中心粒度75μm以下)を外割で5.0%の割合で配合して爆薬を得た。そして得た爆薬の仮比重、耐水性を次のようにして求めた。
仮比重
サンプルを50g秤量し、100mlのメスシリンダーに投入したのち、該メスシリンダーを厚さ約6mmのゴム板の上方、約50mmの高さから落下(タッピング)させた。このタッピングを50回繰返したのち、サンプルの容積をメスシリンダーのメモリから読み取った。そして嵩比重を下記(1)式より求め、これを仮比重とした。
嵩比重g/ml=秤量値(g)/容積(ml)・・・(1)
耐水性
サンプルを50g秤量し、100mlのメスシリンダーに投入したのち、上記と同様にしてタッピングを50回繰返したのち、サンプルの容積をメスシリンダーの目盛から読取った。次に水約50mlを注ぎ込み、1時間放置後、サンプルの水の染みていない部分の容積をメスシリンダーの目盛から読取った。そして下記(2)式より耐水性を求めた。
耐水性(%)=A/B×100・・・(2)
ここで、A:サンプルの水の染みていない部分の容積(ml)
B:サンプル50gの容積(ml)
次に実施例1で得た上述の爆薬に対し、JIS K 4810:2003に規定する落槌感度試験、摩擦感度試験及び本出願人の社内規定による静電気感度試験を次のようにして行い、落槌感度、摩擦感度、静電気感度を求めた。
落槌感度試験
サンプルを二個の円筒コロの間に挟んで試験機の金敷きの上に置き、鉄槌をその上に落として落高と爆発状態との関係から爆薬の感度を求める試験で、表1は、JIS K4810に規定する等級表を示すものである。
Figure 0004399281
各落高では、試験を連続して6回ずつ行い、等級付けは、例えば20cmの高さから鉄槌を落下させたときに爆発する回数が1〜6回であり、15cmの高さから鉄槌を落下させたときに爆発する回数が0であったとすると、表1から、そのサンプルの爆薬の落槌感度を4級とするものである。
摩擦感度試験
サンプルを試験機に取付けた磁器性の摩擦棒と摩擦板との間に挟み、荷重を掛けた状態で摩擦運動をさせて、その荷重と爆発状態との関係から爆薬の摩擦感度を求める試験で、表2は、JIS K4810に規定する等級表を示すものである。
Figure 0004399281
試験は各荷重ごとに6回連続して行い、等級付けは、例えば39.2Nで爆発する回数が1以上であり、19.6Nでは0であったとすると、表2からそのサンプルの感度を3級とするものである。
静電気感度
図1に示すように、上部電極を高力黄銅の先端が直径3mmの球状電極1とし、下部電極を高力黄銅の平板電極2とした固定電極装置を用い、下部電極上に厚さ0.5mm、幅20mmのテフロン(登録商標)よりなるシートの中央に直径4mmの穴3を開けた平板4を置き、サンプルを穴3に充填する。そしてその上に針でピンホールを開けたマイラーテープ(図示しない)をピンホールが穴の中心に位置するように置いて貼付け、ハイトゲージの目盛で放電間隔を0.1〜1mmに合わせて放電エネルギーを放電してなるもので、放電エネルギーを1〜5のランクに分けて、爆発状態に至るまでの放電エネルギーよりランク付けし、200mJ以上の放電エネルギーを放電したとき発火しないものをランク5とした。
次に実施例1で得た上述の爆薬に対し、JIS K 4810:2003に規定する爆速試験に準じてイオンギャップ法で通常時及び耐水試験時の爆速を次のようにして測定した。
爆速試験
図2に示すように、φ36mm×長さ250mmの鋼管6の底部にボール紙7で蓋をして紙テープで固定し、鋼管重量を測定した。ついで実施例1で得た上述の爆薬を鋼管内にタッピングしながら填薬し、鋼管上端まで填薬したのちその重量を測定した。その後、上端に紙8を当ててテープで固定し、爆薬9がこぼれないようにしたのち中国化薬株式会社製のブースター11、スーパーゼラマイト(商品名)(幅30mm×長さ64mm)50gを用い、6号電気雷管12で起爆させて、その爆速を鋼管6に一定間隔をあけて差込んだ二本のイオンギャップ13により測定した。
耐水爆速試験
図3に示すように、φ36mm×長さ450mmの鋼管15の底部に上記と同様、ボール紙7で蓋をして紙テープで固定し、鋼管重量を測定したのち、爆薬9をタッピングしながら鋼管底部から250mmの高さに達するまで填薬して、その重量を測定した。その後、上述する中国化薬株式会社製のブースター11、スーパーゼラマイト(商品名)を用い、6号電気雷管12を取付けて鋼管内に挿入した。ついで鋼管15に二本のイオンギャップ13を一定の間隔で差込んで取付けたのち、鋼管内に水を上端面まで注いだ。そしてそのまま5時間放置したのち、起爆させ、イオンギャップ法により爆速を測定した。
以上の結果を以下の表3に示す。
実施例2
スイス国、MEY HALL社のグァーガムを7.5重量%の割合で配合する以外は、実施例1と同様の方法により爆薬を得た。ついでこの爆薬について、仮比重、耐水性、落槌感度試験、摩擦感度試験、静電気感度試験、爆速試験、耐水爆速試験を実施例1と同様にして行った。結果を以下の表3に示す。
実施例3
硝安に三菱化学株式会社製のプリル硝安PKL(商品名):吸油率18.3%を用い、グアーガムを2.5重量%の割合で配合する以外は、実施例1と同様の方法により爆薬を得た。ついでこの爆薬について、仮比重、耐水性、爆速試験、耐水爆速試験を実施例1と同様にして行った。結果を以下の表3に示す。
実施例4
硝安に三菱化学株式会社製のプリル硝安PKL(商品名):吸油率18.3%を用い、グアーガムを7.5重量%の割合で配合する以外は、実施例1と同様の方法により爆薬を得た。ついでこの爆薬について、仮比重、耐水性、落槌感度試験、摩擦感度試験、静電気感度試験、爆速試験、耐水爆速試験を実施例1と同様にして行った。結果を以下の表3に示す。
実施例5
グアーガムに代えて、吸水性のあるアクリル酸塩系樹脂として三洋化成工業株式会社製のサンフレッシュST−500MPSA(商品名)(中心粒度20〜50μm以下)を用い、その配合割合を2.5重量%とする以外は、実施例1と同様の方法により爆薬を得、ついでこの爆薬について、仮比重、耐水性、落槌感度試験、摩擦感度試験、静電気感度試験、爆速試験、耐水爆速試験を実施例1と同様にして行った。結果を以下の表3に示す。
実施例6
三洋化成工業株式会社製のサンフレッシュST−500MPSA(商品名)(中心粒度20〜50μm)の配合量を5.0重量%とした以外は、実施例5と同様の方法により爆薬を得た。ついでこの爆薬について、仮比重、耐水性、落槌感度試験、摩擦感度試験、静電気感度試験、爆速試験、耐水爆速試験を実施例1と同様にして行った。結果を以下の表3に示す。
実施例7
三洋化成工業株式会社製のサンフレッシュST−500MPSA(商品名)(中心粒度20〜50μm)の配合割合を7.5重量%とした以外は、実施例5と同様の方法により爆薬を得た。ついでこの爆薬について、仮比重、耐水性、落槌感度試験、摩擦感度試験、静電気感度試験、爆速試験、耐水爆速試験を実施例1と同様にして行った。結果を以下の表3に示す。
実施例8
硝安に三菱化学株式会社製のプリル硝安PKL(商品名)を用い、グアーガムに代えるアクリル酸塩系樹脂として三洋化成株式会社製のサンフレッシュST−500MPSA(商品名)を用いた以外は実施例1と同様の方法により爆薬を得た。ついでこの爆薬について、仮比重、耐水性、爆速試験、耐水爆速試験を実施例1と同様にして行った。結果を以下の表3に示す。
実施例9
三洋化成株式会社製のサンフレッシュST−500MPSA(商品名)の配合割合を7.5重量%とする以外は、実施例8と同様の方法により爆薬を得た。ついでこの爆薬について、仮比重、耐水性、落槌感度試験、摩擦感度試験、静電気感度試験、爆速試験、耐水爆速試験を実施例1と同様にして行った。結果を以下の表3に示す。
実施例10
グアーガムに代えるアクリル酸塩系樹脂として三洋化成株式会社製のサンフレッシュST−573(商品名)(中心粒度150〜710μm)を用い、その配合割合を7.5重量%とした以外は、実施例1と同様の方法により爆薬を得た。ついでこの爆薬について仮比重、落槌感度試験、摩擦感度試験、静電気感度試験、爆速試験、耐水爆速試験を行った。結果を以下の表3に示す。
実施例11
三洋化成株式会社製のサンフレッシュST−573(商品名)(中心粒径150〜710μm)の配合割合を10重量%とした以外は、実施例10と同様の方法により爆薬を得た。ついでこの爆薬について仮比重、耐水性、耐水爆速試験を行った。耐水爆速試験では、爆音や煙を発したが、鋼管内に爆薬が多少残り、いわゆる半爆状態となった。結果を以下の表3に示す。
比較例1
グアーガムを用いない以外は実施例1と同様の方法により爆薬を得た。ついでこの爆薬について仮比重、爆速試験を実施例1と同様にして行った。結果を以下の表3に示す。
比較例2
グアーガム(商品名)を用いない以外は実施例3と同様の方法により爆薬を得た。ついでこの爆薬について仮比重、耐水性、落槌感度試験、摩擦感度試験、静電気感度試験、爆速試験を行った。結果を以下の表3に示す。
比較例3
ANFO爆薬について実施例1と同様にして落槌感度試験、摩擦感度試験、静電気感度試験、爆速試験を行った。結果を以下の表3に示す。
比較例4
ANFO爆薬について実施例3と同様にして落槌感度試験、摩擦感度試験、静電気感度試験、爆速試験を行った。結果を以下の表3に示す。
Figure 0004399281
実施例1〜11に示す爆薬は、ANFO爆薬に比べ爆速が増大し、特に実施例1〜4、6〜9に示す爆薬は、耐水性を有して水孔において使用することが可能であった。一方、感度に関しては、摩擦感度、静電気感度共、ANFO爆薬と同等で低感度であった。落槌感度試験に関してはANFO爆薬に比べ若干鋭敏になる傾向があった。
また樹脂を配合すると、配合しない場合と比較して、爆速値は低下する傾向にあるが、グアーガム、サンフレッシュST−500MPSA(商品名)共、配合比5.0〜7.5重量%で爆速はほぼ一定となり、7.5重量%で耐水性が良好となり、耐水爆速試験での爆速の低下も左程生じないことが確認された。
また硝安は、吸油率が高い方が爆速値は若干上昇するが、樹脂量を増加させると、通常の爆速試験、耐水爆速試験共、吸油率によって爆速値に差は表れなかった。
実施例11の爆薬に関しては、耐水性がなく、水の存在下では半爆となった。
本発明の産業用爆薬は、ANFO爆薬と同様、陸上で採鉱や土木建設工事等に用いることができるばかりでなく、耐水性を有するため水孔での使用も可能である。
静電感度試験に用いた器具を示す図。 爆速試験に用いたサンプルの断面図。 耐水爆速試験に用いたサンプルの断面図。
符号の説明
1・・球状電極
2・・平板電極
3・・穴
4・・平板
6、15・鋼管
7・・ボール紙
8・・紙
9・・爆薬
11・・ブースター
12・・電気雷管
13・・イオンギャップ

Claims (4)

  1. 硝安70〜80重量%、TNT15〜25重量%及び吸水性のあるアクリル酸塩系樹脂又は増粘多糖類2.5〜10重量%を配合してなる産業用爆薬。
  2. 増粘多糖類は、中心粒度が75μm以下で、配合量を10重量%以下とした請求項1記載の産業用爆薬。
  3. アクリル酸塩系樹脂は、中心粒度が710μm以下で、配合量を10重量%以下とした請求項1記載の産業用爆薬。
  4. 硝安は、吸油率が8%以上である請求項1から3のいずれかの請求項に記載の産業用爆薬。
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