JP5854923B2

JP5854923B2 - 装填装置

Info

Publication number: JP5854923B2
Application number: JP2012110170A
Authority: JP
Inventors: 秀之松岡
Original assignee: カヤク・ジャパン株式会社
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2032-05-14
Also published as: JP2013238322A

Description

本発明は、切羽面に形成された装薬孔に、薬包状爆薬及び又は込め物（以下、これらを「被装填物」という）を装填するための装填装置に関するものである。

従来の発破現場における被装填物の装薬孔への装填は、爆薬を紙や熱可塑性樹脂フィルムなどで円柱状に包装した薬包状爆薬、いわゆる紙巻き、フィルム巻きなどと呼ばれている爆薬や、市販されている円柱状に成型され、ビニル袋に入った粘土や砂込め物で、作業者による手込め装填作業が行われている。しかし、手込め装填作業では、切羽面に作業者が接近するため、落石や崩落などの危険が発生した場合に、その危険を回避し難いことや、装填作業がかなりの重労働であることなどから、機械による安全な装填作業が望まれてきた。

これに対応すべく、過去には、特許文献１、２にあるような装填装置が発明されたが、構造が複雑で、爆薬が装填装置内で引っかかったり、詰まったりするなどメンテナンスが容易でないことや、装填機本体が重く取扱性や作業性が悪いこと、また、装填作業者の他に、爆薬を装填装置に供給する作業者が必要であるなどの問題があり、試験で使用されたのみで実用化に至らなかった。その後、特許文献３にあるような、被装填物の装填を完全自動化するものが発明され、爆薬を供給する作業者の省力化はなされたが、大型で高価な機械となっており、メンテナンスや稼働現場のスペースの確保、装填作業の準備、後片づけに要する時間の増大、コスト増大などの問題が残った。

最近では、特許文献４、５にあるような装填機本体を小型で軽量化し、被装填物の装填機本体への供給を手作業とし、被装填物を加圧気体で圧送する半自動化された安価なものが発明されている。

特許文献４の装填装置は、一端が閉塞された円筒状の装置で、閉塞端側に空気弁が連結された圧気孔、この圧気孔より被装填物排出口側の側壁に被装填物投入口を有し、前記被装填物投入口より被装填物を装填した後、スライド又は蓋により被装填物投入口を閉塞した後、圧送手段から供給された圧縮空気により装薬孔へ装填する。

特許文献５の装填装置は、バスケットに搭載した小型の装填機本体と連結された装填ホース、この装填ホースに接続された装填パイプに加え、スイッチ、ガイドローラ、空気圧及び水量を調整するための制御装置、複数の装薬孔に同時に装填するための分配器、分配器から制御装置を接続するための給気管及び給水管、回転機構を付与し装填機本体を脱着可能とするための取付け治具、空気圧縮機、給水装置などの設備から構成されている。また、装填機本体と連結された装填ホース、この装填ホースに接続されたパイプは脱着可能となっている。さらに、装填機本体は、被装填物投入口及び他端に筒状部、それらの間に投入弁が設けられたハウジング、並びに被装填物を圧送するための圧送手段及び給水手段が接続されるとともに、捻れを補正する回転機構、通過本数を計数するカウンタなどから構成されている。装填方法は、被装填物投入口が筒状部より上になるようにして、被装填物投入口から被装填物を投入し、自重により装填機を通過させて、装填ホース内に一旦ストックした後、圧送手段により装填パイプを介して装填孔へ装填する。

特開昭５８−１２０１００号公報特公昭６３−１６０４０号公報（特許第１４６６９２５号）特許第３６５７６８７号公報特開２００４−１５０７２０号公報特許第４６２１１４９号公報

特許文献１〜３に示された装填装置は、構造が複雑で、爆薬が装填装置やホース内部で引っかかったり、詰まったりするなどメンテナンスが容易でないことや、装填装置が重く取扱性や作業性が悪いこと、また、装填作業者の他に爆薬を装填装置に供給する作業者が必要であるなどの問題があった。また、特許文献３の装填装置では、爆薬を供給する作業者を無くすため、完全自動化したものの、更に大型で複雑な高価な機械となった。

また、特許文献４の装填装置は、爆薬投入蓋を上下または前後にスライドさせ閉塞させる必要があるため、２重構造となり、トンネルのような劣悪環境では、スライド部に異物が混入し動作不良となることや、シール性が低下し、結果として爆薬排出力が低下するなどの問題があった。

特許文献５の装填装置は、曲線部分を備えた形状の長い装填ホースを備えているため、ホース内で被装填物の詰まりが発生し易く、多量のエアが必要になること、また、被装填物の長さに規制を受けるなどの問題があった。さらに、装填ホースが長いため、静電気発生防止のための給水手段が必要となった。また、装填機本体以外に、ドリルジャンボやバスケットなどへの設置が必要となる設備があるため、導入に手間が掛かることや、装填作業開始終了毎に、装填機本体や装填ホースの取付け、取外作業が必要となるため、作業性が悪いなどの問題があった。装填機本体は小型、軽量化したものの、上記構成となっているため、大がかりな装置となった。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、装填作業における取扱性及び作業性に優れた装填装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、切羽面に形成された装薬孔に被装填物を圧気装填する装填装置において、上記装薬孔に挿入可能であるとともに被装填物を内部に保持できる径および長さを有する直線状に形成された筒形の装置本体と、この装置本体の一端に開口された被装填物投入口と、上記装置本体の他端に開口された被装填物排出口と、上記装置本体の被装填物投入口に対し開閉可能に設けられこの被装填物投入口を閉塞する閉塞手段と、この閉塞手段により閉塞された被装填物投入口の内側に加圧気体を導入して被装填物を圧送する圧気導入手段とを具備し、上記被装填物投入口と上記被装填物排出口とが同一直線上に配置され、閉塞手段は、被装填物投入口を閉塞する閉塞体と、この閉塞体を閉めた状態で閉塞体と被装填物との間に加圧気体を導入する空間を確保するための突起物とを具備した装填装置である。

請求項１記載の発明によれば、装薬孔に挿入可能であるとともに被装填物を内部に保持できる径および長さを有する直線状に形成された筒形の装置本体の、一端に開口された被装填物投入口と、他端に開口された被装填物排出口とを同一直線上に配置したので、構成が簡単になり、小型かつ軽量化でき、装填作業における取扱性及び作業性に優れた装填装置を提供できる。さらに、構成が簡単で操作に慣れ易いことや、直線状に形成された装置本体内に被装填物を一旦保持できるので、従来の曲線部分を備えた装填ホースやホッパなどが不要となり、装填ホースの変形や圧力損失に伴なう装填ホース内部での引っかかりや詰まりもなく、容易に装薬孔に装填できるとともに、被装填物の長さに制約を受けない。さらに、静電気の発生要素がないため、給水手段などの設備が不要となり、この点でも、小型かつ軽量化でき、装填作業における取扱性及び作業性に優れた装填装置を提供できる。

また、閉塞体を閉めた状態で閉塞体と最終の被装填物との間に加圧気体を導入する適切な空間を確保して、被装填物を円滑に排出でき、排出性を向上させることができる。

本発明に係る装填装置の一実施の形態を示す側面図である。同上装填装置の要部を拡大した一部切欠の側面図である。同上装填装置を用いた装填方法の一実施の形態を示す概略図である。

以下、本発明を、図１乃至図３に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。

図１は、装填装置１の全体を示し、薬包状爆薬および込め物（以下、これらを「被装填物Ａ」という）が保持されている状態を示す。図２はこの装填装置１の要部を拡大した図であり、図３は、この装填装置１を用いた装填方法を示す。

先ず、図３を参照しながら被装填物Ａを装填する装填方法の概略を説明する。

トンネル２の切羽面３には、複数の装薬孔４が形成され、トンネル２内にはこのトンネル２を掘削するためのドリルジャンボ５が配置されている。ドリルジャンボ５のブーム5aの先端には、装填作業者Ｂが被装填物Ａを装薬孔４に装填する装填作業を行うために乗り込むバスケット5bが設置されている。

別の台車６には、加圧気体としての圧縮空気を供給するための、例えば空気圧縮機（エアコンプレッサ）７が搭載されている。この空気圧縮機７には圧縮空気を送るための接続ホース８の一端が接続され、その他端が分配盤９を介して装填装置１に接続されている。分配盤９は、複数の装填装置１を用いて、被装填物Ａを複数の装薬孔４に同時に装填するためのものである。

被装填物Ａの装填装置１は、装填作業者Ｂの手が届かないような高所部ではドリルジャンボ５のバスケット5b内に、また、装填作業者Ｂが自由に装填作業できる低所部では、装填作業者Ｂが装填作業する場所に、それぞれ持ち込まれている。

この例では、それぞれ装填装置１が切羽面３に形成された複数の装薬孔４の１つに挿入されている。そして、装填作業者Ｂが複数の被装填物Ａを装填装置後端の投入口より装填装置１内に順次投入して投入口を閉塞した後、装填装置１内に保持された被装填物Ａを、空気圧縮機７から供給される圧縮空気により装填装置先端の排出口より押し出し、切羽面３に形成された装薬孔４に圧気装填する。

装填装置１は、以下に説明するように小型かつ軽量であり、バスケット5b以外の場所でも手軽に自由に持ち運びできるため、いずれの装薬孔４でも容易に装填できる。例えば、切羽面３の低所部に形成された装薬孔４へ被装填物Ａを装填する場合は、装填作業者Ｂが装填したい場所に手軽に自由に持ち運びできる。

次に、ここで用いられる装填装置１を、図１および図２に示された例を用いて詳細に説明する。

図１に示されるように、装填装置１は、上記装薬孔４に挿入可能であるとともに被装填物Ａを内部に保持できる径および長さを有する直線状に形成された筒形の装置本体11を基本部材として構成されている。

この装置本体11の一端に、被装填物Ａを装置本体11内に投入するための被装填物投入口12が開口され、また、装置本体11の他端に、被装填物Ａを装置本体11内から排出するための被装填物排出口13が開口され、これらの被装填物投入口12と被装填物排出口13とが同一直線上に配置されている。

また、図２に示されるように、装置本体11の一端の被装填物投入口12側には、この被装填物投入口12を閉塞する閉塞手段14が、被装填物投入口12に対し開閉可能に設けられ、この閉塞手段14により閉塞された被装填物投入口12の内側に加圧気体としての圧縮空気を導入するための圧気導入手段15が設けられている。

装置本体11の長さは、切羽面３の装薬孔４の長さにより決定される。例えば、坑内掘削現場での装薬孔４の長さは１〜４ｍである。このため、装置本体11の長さは、岩盤の落石や崩落などが発生しても装填作業者Ｂに影響を与えない程度、装薬孔４から離れて装薬する必要があるため、装薬孔４の長さよりも０．５ｍ〜３．０ｍ長くする必要がある。さらに、取扱性の向上を図る場合は、装置本体11の長さを、装薬孔４より０．５〜１．５ｍ長い程度とするのが好ましい。

装置本体11の内径は、装填する被装填物Ａの径によって決定される。薬包状爆薬の径は、例えば、２５ｍｍ、３０ｍｍなどがあるが、装置本体11の内壁と被装填物Ａとのクリアランスは、被装填物Ａを投入する場合に支障がなければ、できるだけ小さい方がよい。また、一端の被装填物投入口12から他端の被装填物排出口13まで同一内径とすると排出性が向上する。また、被装填物投入口12付近には、投入し易いようにテーパーを設けると、さらに投入性が向上する。

装置本体11の材質は、圧気装填時の圧縮空気圧に耐えられるもので、金属の場合は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、ステンレスなどであり、また、樹脂の場合は、熱可塑性樹脂などであり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル、アクリルなどである。また、繊維状のものを含んでいても良く、炭素繊維強化プラスチックやガラス繊維強化プラスチックなどである。

あるいは、装置本体11は、金属と樹脂を連結させる構造としてもよい。例えば、一端の被装填物投入口12付近を金属製とし、被装填物排出口13付近を樹脂製とするなどである。被装填物排出口13付近を樹脂製とする場合は、軽量かつ剛性の高いパイプなどが使用され、透明性があれば、内部を確認できるため、さらに良く、材質としては、例えばガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）を採用するとよい。

前記閉塞手段14は、例えば、被装填物投入口12を外側から閉塞できる閉塞体16を開閉自在に設けたもので、この閉塞体16の形状は、被装填物投入口12を閉塞するものとして開閉時に円滑に動作できれば形状および機構は限定されないが、異物侵入が殆どない円筒状の蓋が好ましい。例えば、図２のように装置本体11の被装填物投入口12側の外側から閉塞するものとし、蝶番のような軸支部17により閉塞体16の一端を開閉自在に軸支し、閉塞した時は閉塞体16の他端に設けられた止め具18などで開かないように固定できるものが好ましい。

また、閉塞体16の内側には、投入された最終の被装填物Ａを押圧してこの被装填物Ａと閉塞体16との間に空間を確保するために、開閉時に支障がない範囲の長さの例えば樹脂製で円筒状の突起物19を装着する。さらに、閉塞体16は、例えば、凹形とする方が好ましい。これらにより、閉塞体16を閉めた状態で閉塞体16と最終の被装填物Ａとの間に加圧気体を導入する適切な空間を確保して、被装填物Ａを円滑に排出でき、排出性を向上させることができる。

被装填物Ａを圧送するための前記圧気導入手段15は、装置本体11の被装填物投入口12よりやや排出口13寄りに位置する側面部分に、装置本体11内へ圧縮空気を導入するための圧気孔21が穿設され、この装置本体11の圧気孔21に接続ダクト22が設けられ、この接続ダクト22と前記接続ホース８とを接続するため、例えば、接続ダクト22を開閉するための空気弁23を介してワンタッチカプラ24が取り付けられ、そのワンタッチカプラ24には接続ホース８が簡単な操作で着脱可能となっている。空気弁23を開閉することにより、装置本体11内に圧縮空気を送り込んだり停止したりする。圧締空気が送り込まれると、被装填物Ａは他端の被装填物排出口13より排出される。

前記圧気孔21は、例えば図２に示されるように、閉塞される被装填物投入口12からある程度、被装填物排出口13寄りの側壁に設けられている。すなわち、圧気孔21の被装填物投入口12寄りの外径端21aが、被装填物投入口12から装置本体11内に投入されて閉塞体16の突起物19により押圧された被装填物Ａの末端ａより、被装填物投入口12寄りの側壁に設けられている。更に、圧気孔21は、被装填物投入口12に閉塞された閉塞体16に当たるような適当な角度で設けるとよい。圧気孔21の形状は円形状とし、その径は、例えば圧縮空気が０．５ＭＰa（５ｋｇｆ／ｃｍ^２）程度であれば、１０ｍｍ以上が好ましい。

圧気導入手段には、前記接続ホース８が接続される。この接続ホース８は、例えば耐圧ホースなどであり、また、装填装置１の重量は、装置本体11のサイズおよび材質を前記のように選択することで、例えば１〜３ｋｇ程度に抑え、超軽量とすることができる。また、装置本体11には、従来のような装填ホースがないとともに、爆薬の移動する距離が短いため、圧縮空気は比較的高い圧力が要求されるので、０．２ＭＰa以上、好ましくは０．５ＭＰa以上に設定するとよい。

本実施の形態で用いられる薬包状爆薬は、ＡＮＦＯ等の粒状爆薬や含水爆薬等であり、好ましくは含水爆薬である。この爆薬を紙又は熱可塑性樹脂フィルム等で包装したもの、すなわち薬包状爆薬が取扱性などの観点から使用される。薬包状爆薬の外径は２５〜３０ｍｍ、長さは１００〜３００ｍｍ程度のものが一般的である。

次に、前記装填装置１を用いたバスケット5b上における一連の装填方法について説明する。

図３に示されるように、バスケット5b上の装填作業者Ｂは、必要であれば先ず、装填装置１の被装填物排出口13を装薬孔４に押入しながら、装薬孔４内を清掃するために、空気弁23を開いて、圧縮空気を装薬孔４に排出しながら、小石や水を装薬孔４より追い出す。

それから、装填装置１を引き出し、雷管が取り付けられた起爆用爆薬（以下、親ダイＡ1と略記する）を装薬孔４に装填する。この親ダイＡ1の装薬は、通常の込め棒による手込め装填でもよいが、装填装置１の被装填物排出口13の先端で装薬孔４の奥まで装填することもできる。または、親ダイＡ1を装填装置１の被装填物排出口13にこの排出口13の外側から挿入装着した後、装填装置１の被装填物排出口13を装薬孔４に挿入することにより、親ダイＡ1を装薬孔４の奥まで挿入し、空気弁23を開にして、圧縮空気を装填装置１内に導き、親ダイＡ1を装薬孔４の奥に装填することもできる。

それから、バスケット5b上の装填作業者Ｂは、被装填物Ａの装填が予定されている装薬孔４の奥まで装置本体11の被装填物排出口13を挿入し、装置本体11の全体を予定装薬の長さ分引き出し、被装填物Ａとしての爆薬を被装填物投入口12より装置本体11内に投入し、閉塞手段14を閉じてから、空気弁23を開に操作して、圧縮空気を装置本体11内に導き、空気圧により爆薬を装置本体11の被装填物排出口13から押し出し、装薬孔４内に装填する。

このとき、爆薬は一度に必要な全ての爆薬を投入して装填してもよいが、少ない本数での装填を何度か繰り返した方が、密に装填され発破効果が増大する。さらに、装置本体11の被装填物排出口13よりやや手前の内面に最大高さ６ｍｍ程度のカッタなどの複数の突起物26（図１参照）を設け、これらの突起物26により爆薬の包装を裂くことにより、爆薬が装薬孔４に密に装填され発破効果が増大する。装置本体11のいずれの場合も、装置本体11内に投入された被装填物Ａとしての爆薬は、装置本体11内に一旦保持され、その後、空気弁23を開くことで装填される。

この爆薬の装薬後に、装填装置１を装薬孔４から出さずに、この装填装置１を使用して被装填物Ａとしての込め物Ａ2を装填する。また、装填装置１を使用して被装填物Ａとしての爆薬と込め物Ａ2とを一度に装薬孔４に装填してもよい。これで１つの装薬孔４に対する装填作業は終了し、装填装置１を装薬孔４から引き抜くことにより装薬孔４への装填作業が完了する。

さらに、同様な操作を複数の装薬孔４に順次行う。なお、分配盤９を介して複数の装填装置１を用いて複数の装薬孔４に同時に被装填物Ａを装填してもよい。

以上の説明から明らかなように、本実施の形態の装填装置１によれば、従来のような曲線部分を備えた形状の長い装填ホースなどを介することがないため、装填ホースの変形や圧力損失に伴う、装填ホース内部での引っかかりや絡まりもなく、容易に装薬孔４に装填できる。また、被装填物Ａの長さに制約を受けない。さらに、静電気の発生要素がないため、給水手段などの設備が不要となり、小型かつ軽量化できる。また、同一直線上で構成が簡単であり、操作に慣れ易いことや、装填装置１内に被装填物Ａを一旦保持できるので、従来のような曲線部のある装填ホース及びホッパーなどが不要となる。

これにより、１人の作業員で装填装置１を所持し、装填したい場所に手軽に自由に持ち運び、その場所で装填作業を行なえるため、取扱性及び作業性を向上させることができる。更に、この装填装置１だけで、被装填物Ａの投入から、閉塞した後、空気弁23を操作して装填までの一連の作業を容易にできるため、取扱性及び作業性を劇的に向上させ、迅速に行うことができる。また、準備や後片付けに要する時間も、この装填装置１を用いない手込め装填の場合とほとんど同じに短縮できる。

また、上記のように、小型かつ軽量化できるため、装填作業時の取扱性、作業性を著しく向上させ、重労働作業を軽減させることや、ドリルジャンボやバスケットなどへの設置が必要となる設備、例えば制御装置及び分配器、分配器から制御装置までの給気管及び給水管、空気圧縮機、給水装置などの設備が不要となり、導入性を向上させることができるとともにコストダウンを図れる。

本発明は、装填装置の製造、販売などに係る事業者や、装填方法を実施する事業者にとって利用可能性がある。

Ａ被装填物
１装填装置
３切羽面
４装薬孔
11 装置本体
12 被装填物投入口
13 被装填物排出口
14 閉塞手段
15 圧気導入手段
16 閉塞体
19 突起物

Claims

切羽面に形成された装薬孔に被装填物を圧気装填する装填装置において、
上記装薬孔に挿入可能であるとともに被装填物を内部に保持できる径および長さを有する直線状に形成された筒形の装置本体と、
この装置本体の一端に開口された被装填物投入口と、
上記装置本体の他端に開口された被装填物排出口と、
上記装置本体の被装填物投入口に対し開閉可能に設けられこの被装填物投入口を閉塞する閉塞手段と、
この閉塞手段により閉塞された被装填物投入口の内側に加圧気体を導入して被装填物を圧送する圧気導入手段とを具備し、
上記被装填物投入口と上記被装填物排出口とが同一直線上に配置され、
閉塞手段は、
被装填物投入口を閉塞する閉塞体と、
この閉塞体を閉めた状態で閉塞体と被装填物との間に加圧気体を導入する空間を確保するための突起物と
を具備したことを特徴とする装填装置。