JPH07122559B2 - 発破工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、発破の際に発生する振動を干渉を利用して軽
減する発破工法に関する。

［従来の技術］ 従来構造や市街地の近傍で発破作業をしようとする場
合、発破による振動が問題となるため、１孔あたりの爆
薬量を減らし，段発電気雷管を用いて多段発破を行って
いた。

また、採石場などで行われるベンチ発破等では、段発電
気雷管、特にDS電気雷管を用い、周段のバラツキを利用
して振動を小さくしようとする試みがなされている。

さらに、トンネル掘削現場のような振動が大きくなる芯
抜き発破では、通常の瞬発電気雷管を用いて行っていた
のに代えて、MS電気雷管（３段程度）を用い、MS周段の
持つバラツキによって、発破振動を抑えることが経験的
に知られていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 発破によって生じる振動は単発の振動で、その振動周波
数は発破の振動が問題となる距離においては、数十ない
し数百Hz程度であることが知られている。

しかし、従来の段発電気雷管（延時薬や延時導火線を用
いたもの）では、その起爆秒時精度に限界があるため、
バラツキを利用して振動を小さくしようとしても常に成
功するとは限らず、時にはかえって大きくなることがあ
り、確実に発破振動を制御することは困難であった。

また、発破振動の大きさや感じ方は、振動の受振地点の
地盤状況によって変化するので、ある発破場所で成功し
た実績を基にして、他の発破場所で同様の発破を行って
も同様の効果を期待することは困難であった。

一方、１段毎の爆薬量を小さくし、多段発破によって振
動を小さくしようとする方法もあるが、30段位までが限
度で更に多段に分割するには限界がある上、振動の継続
時間が長くなるため好ましくなかった。

［問題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために、本発明は、発破作業で発
生する振動を軽減する発破工法において、あらかじめ卓
越振動周波数を測定し、該卓越振動周波数に基づき振動
波が干渉するような一定の起爆秒時間隔を決定し、電気
的遅延電気雷管によって前記起爆秒時間隔の周期で複数
孔を順次起爆することを特徴とする発破工法である。

また、一定の起爆秒時間隔は卓越振動周波数より求めら
れる周期よりも小さいことが望ましい。

上記本発明の原理は次のようなものである。まず、発破
振動を正弦波と仮定し、その複数個の波が重畳したとき
に発生する振動は、それぞれの波の和になるという条件
で、ある時間差△Ｔで多孔発破したときの特性を検討し
た。多孔発破したときの振動の大きさを、単発の振動の
大きさに対する比で表わした値（振動比）と振動の周期
Ｔに対する上記多孔発破の時間差△Ｔの比（△T/T）と
の関係を多孔発破特性として求めると第３図のようにな
る。

この図によれば、３個の発破を等しい時間差で行ったと
き（ｎ＝３のとき）、振動周期の1/3と2/3のときに振動
が０になることがわかる。

発破の数が５（ｎ＝５）のときには振動の周期が1/5、2
/5、3/5、4/5のときに振動が０になるはずであり、振動
周期の1/2でも振動比は0.3に減衰することになる。

本発明の発破工法に用いられる電気雷管は、秒時精度の
良い電気的遅延電気雷管として、例えば特開昭57−1429
8号や特開昭58−83200号で知られているものを使用し
て、これらの持つ高秒時精度を利用すればよい。

［作用］ 本発明によれば、発破振動の大きさや感じ方が振動の受
振地点の地盤状況によって変化しても、あらかじめ卓越
振動周波数を測定し、この卓越振動周波数に基づき起爆
秒時間隔を決定し、電気的遅延電気雷管によってこの起
爆秒時間隔の周期で複数孔を順次起爆することにより、
各孔の振動が互いに重畳し干渉して振動速度を小さく
し、振動値を軽減することができる。

また、単発ごとの発破の振動は短く、減衰するものであ
るため、起爆秒時間隔を卓越振動周波数より求められる
周期よりも小さくすることにより、各孔の振動の大きい
ときに重畳することができるため、さらに効果的に干渉
させることができる。

［実施例］ 以下、実施例によって本発明の発破工法を具体的に説明
する。

まず、本発明の効果を確認するため次の実験を行った。

含水爆薬（商品名サンベックス）100gに電気的遅延電気
雷管を装着し、砂中において、深さ0.5m、間隔1mで３本
をセットし、秒時間隔を変化させて起爆した。このとき
の50m離れた地点のコンクリート構造物と、建物の鉄製
柱における振動（水平方向:Hおよび垂直方向:V）を測定
した。

その結果を表−１に示す。表−１において、No.1は瞬発
電気雷管で起爆した場合の１本だけの振動を示し、No.2
は３本を瞬発電気雷管で同時斉発した場合の振動を示
す。また、No.3〜10はそれぞれ電気的遅延電気雷管を用
いて含水爆薬３本を5ms、10ms、15ms、20ms、25ms、30m
s、40ms、60msの秒時間隔で起爆した場合の振動速度で
ある。

また、表−２は爆薬１本の場合（No.1）の周波数測定結
果から得られるコンクリート構造物と建物の鉄製柱にお
ける水平方向（Ｈ）および垂直方向（Ｖ）の振動周波数
および周期と、表−１に示された振動速度の中の最小振
動速度となる秒時間隔とをそれぞれ表わしたものであ
る。

表−１の結果から多孔同時斉発に比べ、電気的遅延電気
雷管によって段発起爆すると、振動速度が軽減すること
がわかる。また、振動速度が最小となるのは、コンクリ
ート構造物の場合、水平方向では25ms、垂直方向では20
mの間隔で起爆したものであり、建物の鉄製柱の場合、
水平方向、垂直方向とも20msの起爆間隔としたものであ
る。

このことから、３本の爆薬を段発起爆する場合、振動の
周期の2/3の秒時間隔で電気的遅延電気雷管によって起
爆すると振動速度が最小になることがわかる。

＜実施例１＞ ベンチ高さ21mの採石山において、切羽から50〜150m地
点における卓越振動周波数を測定したところ37Hzであっ
た。

そこで、卓越振動周波数37Hzから求められる周期27msの
約1/2の15msを起爆間隔とし、秒時間隔15msで順次起爆
するように設定された電気的遅延電気雷管をアンホ爆薬
100kg/孔と３桐ダイナマイトに装着し、孔径65mmφ、孔
長18m、孔間6m、抵抗線4m、ベンチ孔５孔で起爆して、5
0m、100m、150m地点における振動を測定した。また、比
較のために従来の段発電気雷管（25ms）を用いたものも
併せて測定した。

その結果を表−３に示す。

表−３の結果から、従来の段発電気雷管を用いたものに
比べ、卓越振動周波数37Hzの振動周期の27msの約1/2の
秒時間隔15msで電気的遅延電気雷管により起爆したもの
は、30〜70％程度まで軽減できた。

＜実施例２＞ ベンチ高さ15mの石灰山において、あらかじめ単発によ
って振動周波数を測定したところ10Hzであった。

そこで、孔径165mmφ、孔長18m、孔間6m、抵抗線4mで、
ベンチ孔６孔にアンホ爆薬170kg/孔と親ダイとして３桐
に、電気的遅延電気雷管を装着して起爆し、切羽より10
0m、150mにおける発破振動を測定した。

秒時間隔は振動周波数が10Hzであることから、その振動
周期100msの約1/6である15msとした。

また、従来法としてDS電気雷管で同様の発破を行い、振
動を測定した。

その結果を表−４に示す。

表−４の結果から、DS電気雷管による起爆に比べ、振動
周期の1/6の秒時間隔で起爆する本発明の方が振動速度
を軽減することがわかる。

また、第１図は本発明の実施例２の振動波形であり、第
２図は従来法（DS電気雷管）の振動波形である。この結
果からもわかるように、本発明法であれば振動値が小さ
く、かつDS電気雷管に比べて振動時間が短くなることが
わかる。

［効果］ 上記から明らかなように、本発明の発破工法を用いる
と、従来の装薬量と同じにしても発破効果を落とすこと
なく振動を軽減することが可能である。それゆえ、振動
が問題となる現場において作業効率を落とすことなく発
破ができるため、全体の効率が向上し、発破振動を予測
でき、発破作業を管理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例２の振動波形、第２図は従来法
の振動波形、第３図は多孔発破の特性関数を理論的に表
わしたグラフを示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発破作業で発生する振動を軽減する発破工
   法において、あらかじめ卓越振動周波数を測定し、該卓
   越振動周波数に基づき振動波が干渉するような一定の起
   爆秒時間隔を決定し、電気的遅延電気雷管によって前記
   起爆秒時間隔の周期で複数孔を順次起爆することを特徴
   とする発破工法。
2. 【請求項２】前記一定の起爆秒時間隔が前記卓越振動周
   波数より求められる周期よりも小さいことを特徴とする
   請求項１記載の発破工法。