JPH10288500A

JPH10288500A - 多段発破装置

Info

Publication number: JPH10288500A
Application number: JP9217297A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Iiboshi; 星茂飯; Jun Kawakami; 上純川
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】先行して爆発する穿設孔から様々な方向と大き
さの衝撃圧やガス膨張圧による伝播エネルギーが作用し
たとしても、発破工法に伴う地盤振動の要因である最大
振幅値、最大速度値、および最大加速度値の低減化を図
って許容される地盤振動とすることを可能とし、さら
に、伝播エネルギーによって生ずる雷管の相鳴り現象、
爆薬の死圧現象、ＬＶＤ現象およびカットオフ現象等の
発破作用に悪影響を与える現象を防止して、所定の時間
差をもって確実に起爆を開始して岩盤の破砕効果を確保
することを可能とする多段発破装置の提供を課題とす
る。【解決手段】複数の起爆・爆薬筒の各筒体内壁と爆薬と
の間に設けられる第一の衝撃圧緩和手段と、前記複数の
起爆・爆薬筒間に配置されるとともに、該起爆・爆薬筒
の先行して爆発する側に配置される第二の衝撃圧緩和手
段と、前記複数の起爆・爆薬筒間に配置されるととも
に、該起爆・爆薬筒の後行して爆発する側に配置される
ガス膨張圧密閉手段とを解決手段とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、岩盤破砕等にお
ける発破工法に供される多段発破装置にかかり、特に多
段発破装置で問題となる地盤振動の要因である振動波の
伝播エネルギーの低減化を図るとともに、伝播エネルギ
ーにより生ずる発破技術上の「雷管の相鳴り現象」等の
諸現象の防止を可能とする、多段発破装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、基礎工における発破による岩盤破
砕においては、発破に伴う地盤振動が問題となってお
り、これらの問題の解決方法としては、許容される地盤
振動とするような総火薬量の調整による方法や、多段発
破装置を用いた発破工法により発破時間の重複を回避す
る方法や、発破地点と地盤振動の問題となる地点の中間
地点に、衝撃波の伝播エネルギーを干渉若しくは逸散を
図るための干渉ゾーンを設けて回避する方法や、さらに
少量の火薬量によりゆるめ発破を行い、大割れとなった
岩塊は発破以外の方法によって小割りを行う方法があ
る。

【０００３】これらの方法のうち、後者二方法について
は岩盤破砕とは直接関係のない方法である干渉ゾーン等
の設置という工事を伴い、工事コストの上昇等の課題が
生ずることとなるために、前者二方法の総火薬量の調整
による方法と多段発破装置による方法との組合せが一般
的に多用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この組合せによる発破
工法においても、最大振動値が問題とならないよう火薬
量の調整を必要とするものであり、また、多段発破装置
による方法においても、先行して爆発した穿設孔から隣
接する穿設孔に衝撃圧やガス膨張圧が作用して、次のよ
うな発破技術上で問題となる現象が生じることもある。

【０００５】具体的には、先行して爆発する爆薬筒の衝
撃圧により誘爆して、設定された時間よりも早期に起爆
する「雷管の相鳴り現象」や、衝撃圧により爆轟しなく
なる「爆薬の死圧現象」や、衝撃圧により低爆速となり
所定の破砕効果が得られない「ＬＶＤ（ＬｏｗＶｅｌ
ｏｃｉｔｙＤｅｔｏｎａｔｉｏｎ）現象」や、さら
に、隣接する穿設孔からガス膨張圧による岩盤の変位に
より爆薬が切断され伝爆が中断する「カットオフ現象」
が問題となる現象である。

【０００６】これらの現象のうち、特に「雷管の相鳴り
現象」が生じた場合には、その振動値は予定する許容範
囲の振動値以上となり、また、「爆薬の死圧現象」等の
他の現象が生じた場合には、予定する破砕効果を得るこ
とができない、という課題が生じていた。また、単一の
穿設孔に複数の起爆・爆薬筒を装薬し、各起爆・爆薬筒
間に砂等の込め物を配置して段発破を行う多段発破装置
においても、前述と同様の諸現象が極めて高い確率で生
じ、作業効率の低い発破作業となっていた。

【０００７】本発明はこれらの課題を解決するためにな
されたものであって、先行して爆発する穿設孔から様々
な方向と大きさの衝撃圧やガス膨張圧による伝播エネル
ギーが作用したとしても、発破工法に伴う地盤振動の要
因である最大振幅値、最大速度値、および最大加速度値
の低減化を図って許容される地盤振動とすることを可能
とし、さらに、伝播エネルギーによって生ずる雷管の相
鳴り現象、爆薬の死圧現象、ＬＶＤ現象およびカットオ
フ現象等の発破作用に悪影響を与える現象を防止して、
所定の時間差をもって確実に起爆を開始して岩盤の破砕
効果を確保することを可能とするとともに、単一の穿設
孔においても多段発破を可能とする、多段発破装置の提
供を課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するため、筒体内部に爆薬を充填する複数の起爆
・爆薬筒を、穿設された有底孔内に多段に分割して挿入
し、孔口部側に位置する起爆・爆薬筒から順次爆発させ
る機構を有する多段発破装置において、前記複数の起爆
・爆薬筒の各筒体の内壁と爆薬との間に設けられる第一
の衝撃圧緩和手段と、前記複数の起爆・爆薬筒間に配置
されるとともに、該起爆・爆薬筒の先行して爆発する側
に配置される第二の衝撃圧緩和手段と、前記複数の起爆
・爆薬筒間に配置されるとともに、該起爆・爆薬筒の後
行して爆発する側に配置されるガス膨張圧密閉手段を解
決手段とするものである。

【０００９】具体的には、前記第一の衝撃圧緩和手段
は、爆薬を筒体の内壁に保持する保持リングにより形成
される空隙とすることである。

【００１０】また、前記第二の衝撃圧緩和手段は、中空
部を有する密閉缶体により形成される空隙とすることで
ある。

【００１１】さらに、前記第一の衝撃圧緩和手段の空
隙、および第二の衝撃圧緩和手段の空隙は、常圧より減
圧した状態とすることである。

【００１２】また、前記ガス膨張圧密閉手段は、多数の
側孔を有する筒体内部に充填され、吸水により膨張して
前記側孔より浸出して、前記筒体の外壁と有底孔の内壁
との間隙を密封する閉塞材とすることである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る多段発破装置の実施
の形態について、添付図面に沿って説明を行う。

【００１４】図１は本発明に係る多段発破装置を説明す
る概略図であり、図２の（ａ）は起爆・爆薬筒の断面図
を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視平面図を、（ｃ）
は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図を示し、図３の（ａ）はス
ペーサの断面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視断
面図を、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図をそれぞれ
示すものである。

【００１５】図１に示す発破装置は単一穿設孔内におけ
る多段発破の実施の形態例であって、その段数を三段と
する多段発破装置１を示すものである。この多段発破装
置１は、地盤２に有底孔である穿設孔３を穿設し、この
穿設孔３の孔底部より複数の起爆・爆薬筒１０を直列に
装薬し、各起爆・爆薬筒１０、１０間にスペーサ２０を
挿入配置した形態とするものである。

【００１６】地盤２に穿設された穿設孔３内には前記起
爆・爆薬筒１０とスペーサ２０が交互に配置されている
が、先頭の起爆・爆薬筒１０には先端コーン６が装着さ
れ、穿設孔３へのスムーズな装薬を可能なものとしてい
る。すべての起爆・爆薬筒１０の装薬が完了すると、込
め物５によって穿設孔３は閉塞される。

【００１７】図２に示す起爆・爆薬筒１０は、底部に下
蓋１３を有する筒形状であって、その内側部に爆薬１４
を充填する筒体１１と、中央部に雷管１５を取り付ける
ための挿入孔１２ａと、この挿入孔１２ａから外周縁に
向かって脚線１８の配線用の脚線溝１２ｂが成形され、
前記筒体１１を密封する上蓋１２と、前記筒体１１の内
壁と爆薬１４間に配置され、内壁と爆薬１４との間に第
一の衝撃圧緩和手段である空隙１７を生じさせるための
保持リング１６とによって構成されている。

【００１８】起爆・爆薬筒１０を密閉構造とする筒体１
１、上蓋１２および下蓋１３は、通常は塩化ビニール樹
脂等の材料を成形加工して用いられているが、水中発破
等に供され、耐圧性が条件とされる状況下では、アルミ
ニュウム等の金属材料が成形加工されて用いられてい
る。前記上蓋１２に成形された挿入孔１２ａは起爆用の
雷管１５を挿入配置するためのものであり、また脚線溝
１２ｂは、前記雷管１５に接続する脚線１８を配線処理
するために設けられたものであって、特に、単一の穿設
孔内における多段発破装置１に用いられた場合には、穿
設孔３の孔底部の起爆・爆薬筒１０の脚線１８をこの穿
設孔３の開口部に導く際に有効に用いられる。

【００１９】前記保持リング１６は、通常ネオプレーン
ゴム等の材料を円環状に成形したものが用いられるが、
ネオプレーンゴムや発泡スチロール等からなる低密度シ
ート材によるものであっても、特にその使用については
問題となるものではない。

【００２０】この保持リング１６によって生ずる、爆薬
１４と筒体１１の内壁の隙間である第一の衝撃圧緩和手
段の空隙１７は、通常においては常圧の空気が充填され
ている。この常圧の空気が充填された空隙１７は、外部
からの衝撃圧を直接爆薬１４に与えることのない、言わ
ば干渉材の役割を果たすものである。さらに衝撃圧の緩
和を図るためには、この常圧とする空隙１７の部位を減
圧し、真空に近い状態とすることによって可能となる。

【００２１】ここで第一の衝撃圧緩和手段である空隙１
７の減圧に伴う爆薬１４への衝撃圧の緩和化についての
説明を行う。筒体１１の外部全方向から入射してくる衝
撃圧である衝撃波は、その伝達媒体の密度と密接な関係
を有するものである。即ち、筒体１１の外部から入射し
てくる衝撃波は、空隙１７の密度と衝撃波の伝播速度の
激変により、大半のものが筒体１１の内面で反射波とな
り、爆薬１４への入射は殆どなくなり、さらに、この空
隙１７の部位を真空状態に近づけた場合、衝撃波は全て
反射波となり、従って、衝撃圧の爆薬１４への作用は理
論的にはゼロに近くなる。

【００２２】一方、筒体１１内で爆薬１４が爆発若しく
は爆轟状態となった場合、前述の説明と同様、減圧状態
とした第一の衝撃圧緩和手段である空隙１７は、爆薬１
４と比較して著しく低密度な状態であって、衝撃波の伝
播速度は遅くなるために、筒体１１の外部への衝撃圧は
緩和されて筒体１１外部に放出されることとなる。

【００２３】以上説明の如く、このような構造の起爆・
爆薬筒１０とすることにより、先行して爆発により生ず
る衝撃圧の緩和化を図ることができるとともに、後行し
て爆発するよう装薬された起爆・爆薬筒１０の爆薬１４
の受ける衝撃圧の緩和化を図ることができる。従って、
課題とする爆薬の死圧現象やＬＶＤ現象を回避すること
ができることとなるとともに、雷管１５の配置用の挿入
孔１２ａを設けた上蓋１２によって、外部からの衝撃圧
が反射されることにより、雷管の相鳴り現象についても
回避ができることとなる。

【００２４】また、発破作業における安全性は極めて高
いが高圧下では死圧現象を誘発するスラリー爆薬にあっ
ても、以上説明の起爆・爆薬筒１０であってアルミニュ
ウム等からなる金属材料の筒体１１等を用いることによ
り、水圧が作用して高圧下の状態となる水中発破におい
てもその使用が可能となる。

【００２５】図３に示すスペーサ２０は、底部に下蓋２
４を有する筒形状であって、その外周部に複数の側孔２
５を形設するとともに、その内側部にはガス膨張圧密閉
手段である閉塞材２６を充填する有孔筒体２３と、この
有孔筒体２３の開口部に配置されて、第二の衝撃圧緩和
手段である空隙２２ａを有する缶体部２２とによって構
成されている。

【００２６】ガス膨張圧密閉手段である閉塞材２６を充
填する前記有孔筒体２３、前記下蓋２４、および前記缶
体部２２は、前述の筒体１１等と同様、塩化ビニール樹
脂等の材料によって成形加工され通常は用いられている
が、水中発破等の耐圧性が条件とされる環境下で使用す
る際には、アルミニュウム等の金属材料を成形加工して
用いられる。

【００２７】また、前記有孔筒体２３の外周面に形設さ
れる側孔２５は、有孔筒体２３に充填されるガス膨張圧
密閉手段である閉塞材２６を、有孔筒体２３外に浸出さ
せるための排出孔である。この有孔筒体２３に充填され
る閉塞材２６は、通常ベントナイトと砂の混合物とする
ものが一般的に用いられている。この組合せによる閉塞
材２６は、水を含んだ湿潤状態とすると膨張するという
特性を有するものであるが、この特性を有孔筒体２３へ
の利用を図ることにより、穿設孔３の内壁面と有孔筒体
２３の外壁面、即ち、スペーサ２０の外壁面と穿設孔３
の内壁面に生じる隙間は、側孔２５より侵出した閉塞材
２６により密閉状態とされ、完全に分割された状態とな
る。なお、水中発破等の場合には、自然に閉塞材２６は
湿潤状態となるために注水は不要である。

【００２８】図３に示す第二の衝撃圧緩和手段である空
隙２２ａを有する缶体部２２は、前記有孔筒体２３の開
口部に配置されている。この第二の衝撃圧緩和手段の空
隙２２ａについても前述の第一の衝撃圧緩和手段の空隙
１７と同様、常圧の空気が充填され気密性が保たれた状
態となっていて、衝撃波の伝播エネルギーを減衰させる
という作用を有するものである。また、この第二の衝撃
圧緩和手段の空隙２２ａを減圧して真空状態とした場合
にあっても、前述の空隙１７と同様、缶体部２２への衝
撃波は全反射波となり、従って、有孔筒体２３の下蓋２
４方向への衝撃圧は理論的にはゼロとなる。なお、スペ
ーサ２０の構成順序、即ち、先行して爆発する側への缶
体部２２の配置、後行して爆発する側への閉塞材２６の
配置については、爆発によりまず衝撃圧が作用し、次い
でガス膨張圧が作用するという点に鑑みてなされたもの
である。

【００２９】以上説明の如く、このような構造のスペー
サ２０とすることにより、単一の穿設孔３であっても有
孔筒体２３の閉塞材２６により起爆・爆薬筒１０を分割
状態として装薬されることとなり、分割状態に装薬され
た各起爆・爆薬筒１０は他の起爆・爆薬筒１０の起爆に
より生じた伝播エネルギーの影響を受けることなく、時
間的に独立した多段発破を行うことができこととなる。

【００３０】なお、スペーサ２０の機能は、一の起爆・
爆薬筒１０の起爆により時間差をもって起爆する次の起
爆・爆薬筒１０に対して、衝撃圧とガス膨張圧による伝
播エネルギーの作用に伴う影響を与えないないために配
置されるものであるために、従って、このスペーサ２０
に代えて、単一の穿設孔に一の起爆・爆薬筒１０を装薬
の後、ベントナイト等の閉塞材等の込め物によりこの起
爆・爆薬筒１０を密閉状態とし、さらに次の起爆・爆薬
筒１０を装薬するという、いわゆるグラウチングによる
対応としても同様の効果を得るのは勿論である。

【００３１】また、第一の衝撃圧緩和手段である空隙１
７を有する筒体１１、第二の衝撃圧緩和手段である空隙
２２ａを有する缶体部２２、およびガス膨張圧密閉手段
である有孔筒体２３を備えるスペーサ２０の形状は、図
面に示した形状に限定されるものではなく、発破対象と
する地盤等の環境によって変化させたとしても同様の効
果を得ることは勿論であり、さらに、起爆・爆薬筒１０
の装薬段数の増減についても作業環境に応じて変化させ
たとしても同様の効果を得ることは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明を行った本発明の多段発破装置
によれば次のような効果を奏する。

【００３３】（１）先行して爆発する穿設孔から様々な
方向と大きさの衝撃圧やガス膨張圧が多段発破装置に作
用したとしても、発破工法に伴う地盤振動の要因である
最大振幅値、最大速度値、および最大加速度値の低減化
を図って許容される地盤振動とすることを、第一の衝撃
圧緩和手段である空隙を有する起爆・爆薬筒、および第
二の衝撃圧緩和手段である空隙を有する缶体部と、ガス
膨張圧密閉手段である閉塞材を有する有孔筒体によって
可能となる。

【００３４】（２）また、雷管の相鳴り現象、爆薬の死
圧現象、ＬＶＤ現象およびカットオフ現象等の多段発破
装置に悪影響を与える現象を防止することができるため
に、所定の時間差をもって確実に起爆を開始して岩盤の
破砕効果を確保することが可能となり、さらに、単一の
穿設孔においても確実な多段発破が可能となる。

【００３５】（３）従来、高圧下では死圧現象を誘発す
るスラリー爆薬についても、外圧の影響を受けることの
ない起爆・爆薬筒に充填することにより、常圧において
は極めて高い安全性を有する同爆薬の使用が可能とな
る。従って、仮に水中発破においてカットオフ現象が生
じ、スラリー爆薬を充填した起爆・爆薬筒が残余したと
しても、死圧現象によって暴発の危険性が低下するため
に、後の「ずり処理作業」において安全性を確保した作
業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多段発破装置を説明する概略図で
ある。

【図２】（ａ）は起爆・爆薬筒の断面図であり、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ矢視平面図であり、（ｃ）は（ａ）の
Ｂ−Ｂ矢視断面図である。

【図３】（ａ）はスペーサの断面図であり、（ｂ）は
（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＤ
−Ｄ矢視断面図である。

【符号の説明】

１多段発破装置２地盤３穿設孔５込め物６先端コーン１０起爆・爆薬筒１１筒体１２上蓋（筒体）１２ａ挿入孔１２ｂ脚線溝１３下蓋（筒体）１４爆薬１５雷管１６保持リング１７空隙（第一の衝撃圧緩和手段）１８脚線２０スペーサ２１上蓋（スペーサ）２２缶体部２２ａ空隙（第二の衝撃圧緩和手段）２３有孔筒体２４下蓋（スペーサ）２５側孔２６閉塞材（ガス膨張圧密閉手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒体内部に爆薬を充填する複数の起爆・
爆薬筒を、穿設された有底孔内に多段に分割して挿入
し、孔口部側に位置する起爆・爆薬筒から順次爆発させ
る機構を有する多段発破装置において、前記複数の起爆・爆薬筒の各筒体内壁と爆薬との間に設
けられる第一の衝撃圧緩和手段と、前記複数の起爆・爆薬筒間に配置されるとともに、該起
爆・爆薬筒の先行して爆発する側に配置される第二の衝
撃圧緩和手段と、前記複数の起爆・爆薬筒間に配置されるとともに、該起
爆・爆薬筒の後行して爆発する側に配置されるガス膨張
圧密閉手段とを設けたことを特徴とする、多段発破装
置。
【請求項２】前記第一の衝撃圧緩和手段は、爆薬を筒体内壁に保持する保持リングにより形成される
空隙であることを特徴とする、請求項１記載の多段発破
装置。
【請求項３】前記第二の衝撃圧緩和手段は、中空部を有する密閉缶体により形成される空隙であるこ
とを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の多段発
破装置。
【請求項４】前記第一の衝撃圧緩和手段の空隙、およ
び第二の衝撃圧緩和手段の空隙は、常圧より減圧した状態であることを特徴とする、請求項
２又は請求項３に記載の多段発破装置。
【請求項５】前記ガス膨張圧密閉手段は、多数の側孔を有する筒体内部に充填され、吸水により膨
張して前記側孔より浸出して、前記筒体の外壁と有底孔
の内壁との間隙を密封する閉塞材であることを特徴とす
る、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の多段
発破装置。