JPH11510575A - 衝撃ハンマー及び少装薬発破を組合せて用いることによる硬岩及びコンクリートの制御された断片化のための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 岩石及びコンクリートなどの硬質材料は、機械式衝撃破砕機（３３、４７）と少装薬発破プロセスの組合せによって破砕される。機械式衝撃破砕機（３３、４７）は、岩石に対し一連の機械的ブロー（打撃）を与えることによって岩石を断片化する。破壊プロセスは、制御された破壊（１８、３０）を開始させ伝播させるか又は穴底面（１２）近くの既存のあらゆる破壊を伝播させるように、ドリル穴（９）の底面を加圧することによって達成される。実際には、掘削の中央部分を破壊し部分的に破砕するために、少装薬発破方法が用いられる。このとき、少装薬発破によって脆弱化された岩石をさらに破砕し撤去するために機械式衝撃破砕機（３３、４７）を有効に用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 衝撃ハンマー及び少装薬発破を組合せて用いることによる硬岩及びコン クリートの制御された断片化のための方法 本発明は、本明細書にその全体が参考として内含されている１９９５年８月７ 日に出願された「衝撃ハンマー及び少装薬発破を組合わせて用いることによる硬 岩及びコンクリートの制御された断片化のための方法」という表題の同時係属米 国仮出願第６０／００１，９５６号からの優先権を主張するものである。 発明の分野 本発明は一般に硬岩及びコンクリートを掘削する方法、具体的には、少装薬発 破及び衝撃ハンマーを用いた硬岩及びコンクリートの掘削方法に関する。 発明の背景 岩石掘削は、採鉱、採石及び土木建築業界における基本的な活動である。岩石 及びその他の硬質材料の掘削に関して、これらの業界にはまだ満たされていない いくつかの重要な必要性が存在している。それらの必要性としては、以下のもの がある。 岩石の掘削の費用低減 掘削速度の増大 安全性の改善及び安全費用の低減 掘削プロセスの精度に対するより優れた制御 都市及び環境に敏感な地域における費用有効性の高い受容可能な掘削方法。 穿孔発破方法は、最も広く利用され、最も一般的に応用可能な岩石掘削手段で ある。これらの方法は、規則上の制約条件のため、数多くの都市環境には適して いない。生産採鉱においては、穿孔発破方法は根本的に生産速度が制限されるが 、鉱山開発及び公共トンネル掘削においては、穿孔発破方法は、大規模な穿孔発 破プロセスの周期的性質のため、根本的に制限される。 円形断面を伴う長く比較的真直ぐなトンネルを必要とする掘削のためには、ト ンネルボーリング機が使用される。これらの機械は、採鉱作業ではめったに使用 されない。 採鉱及び建設の利用分野では、ロードヘッダ機が用いられるが、これは中程度 の硬さの非摩耗性岩石層に限られている。 機械式衝撃破砕機が現在、特大の岩石、コンクリート及び鉄筋コンクリート構 造を破砕する手段として使用されている。機械式衝撃破砕機技術は、高エネルギ ー油圧システムの使用を通して、及び工具ビット用の高力及び高破壊靭性鋼の使 用を通して、衝撃工具のブロー（打撃）エネルギー及びブロー（打撃）頻度を増 大させることによって進歩した。機械式衝撃破砕機は、衝風がなくその地震学的 サインが比較的低いことためほとんどすべての作業場環境において使用可能であ る。一般的掘削工具として、機械式衝撃破砕機は、高度の破壊度をもつ比較的弱 い岩石層に制限される。より硬い岩石層（６０〜８０MPaを超える一軸圧縮強度 ）においては、機械式衝撃破砕機の掘削有効性は、急速に降下し、工具ビットの 摩耗は急速に増大する。機械式衝撃破砕機はそれ自体では、塊状の硬岩層の地下 切羽を経済的に掘削できない。 少装薬発破技術は、塊状硬岩層を含むすべての岩石層内で使用することができ る。少装薬発破は、多数の穴パターンを穿孔し、穴に爆発性装薬を装填し、個々 の穴各々の発破をミリ秒のタイミングで実施することが関与し数十キログラムか ら数千キログラムもの発破薬が使用される従来の一時的な穿孔発破作業とは異な り、任意の一回に少量の発破薬が消費される方法を内含している。 少装薬発破は、近接する機械類及び構造にとって許容不可能なフライロックを 生成し、許容できない衝風及び騒音を発生する可能性がある。その上、多くの場 合に要求される精度で掘削するためには、少装薬発破技術を経済的に使用するこ とはできない。 したがって、岩石破砕作業中、穿孔、ズリ出し、輸送及び地盤支持機器が作用 切羽にとどまることができるように、低速度フライロックを伴って効果的に岩石 を破砕する方法及び手段に対する必要性が存在する。 発明の概要 これらの及びその他の必要性は、本発明により対処される。一つの実施形態に おいて、本発明は、以下の工程： （ａ）硬質材料の自由表面内に位置する穴の底面内にガスを放出し； （ｂ）穴の底面を加圧して穴の底面から破壊を伝播させ、このようにして、穴を とり囲む自由表面内に一部が露出した硬質材料の破壊された部分を形成するため に穴底面内にガスを密封し； （ｃ）自由表面から破壊された部分内の材料を除去するため衝撃破砕機で自由表 面に露呈された破壊された部分に衝撃を加える を含む硬質材料の制御された断片化のための方法を提供している。ガスを形成す るために使用される発破薬の量は標準的には比較的小さい。破壊は、穴の加圧さ れた領域である穴底面を遮断する既存の破壊であるか、又は、穴の底面の角部か ら伝播した新しい破壊である。 この方法は、数多くの利点を提供する。少装薬発破及び衝撃破砕技術の組合せ は、別々に使用された場合のそれぞれの効率に比べ、両方の技術の岩石破砕効率 を著しく増大させる。少装薬発破及び衝撃破砕技術の合同使用は標準的に、特に より硬質な材料において、少装薬発破及び衝撃破砕技術を別々に使用することが 可能であるものに比べより短時間でより大量の岩石を除去することを可能にする 。２つの技術の組合せは、衝撃破砕技術がもつ利点（例えば、掘削切羽の周囲を トリミングし、ズリ出し作業を増強するため切羽において大きな岩石片を細かく 砕く能力）と少装薬発破がもつ利点（例えば、低い地震学的サイン及び発破中の 少量のフライロックの使用）をさらに提供する。 ガスは、爆薬の爆燃又は推進薬の燃焼により穴の底面内に放出される。少装薬 発破技術には、個別に穴をシューチングすることが関与し、同時に複数の穴をシ ューチングすることを含むこともできる。少装薬発破方法の地震学的サインは、 任意の一回で使用される発破薬の量が少ないことから、比較的低い。地下の少装 薬発破技術には、使用される方法に応じて約０.１５〜約０.５キログラムの発破 薬を用いて、１ショットあたり約０.３〜約１０の立坑口立方米の除去が関与す る。地上掘削、少装薬及び地上少装薬発破技術においては、装薬のサイズ及び１ ショットにつき破砕される岩石量は、１ショットにつき約１０〜約１００立坑口 立方米の岩石を除去するため、発破薬を約１〜約３キログラムにまで増加させる ことができる。 衝撃破砕機は好ましくは、約０.５〜約５００キロジュールまでの範囲のブロ ーエネルギーで自由表面の破壊された部分に衝撃を与える。衝撃破砕機のブロー 頻度は、１秒につき約１回〜約２００回のブローの範囲内にある。 衝撃工程は好ましくは、放出及び密封段階の直後に続く。穴毎のベースで又は 多数の穴については一度に、複数の技術を逐次利用することができる。 図面の簡単な説明 図１は、非拘束圧縮岩石強度の一関数としての、（１）標準的機械式破砕機、 （２）標準的少装薬発破プロセス及び（３）２つの方法の組合せの生産速度を示 すグラフである。このグラフは、２つの方法の組合せの性能が、個々の２つの合 計よりもいかに大きいかを例示している。 図２は、短かいドリル穴、一定量の発破薬及び点火手段を含む穴の底面にある カートリッジ及び、穴の底面に向かってガス生成物を濃縮させるため装薬を詰込 む（突固め、密封）手段を示す、少装薬発破プロセスの一般的要素の切欠側面図 である。 図３は、クレータが生じた領域より下に残っている残留破面及びクレータから 断片化された岩石が噴出しているところを示す、少装薬発破プロセスにより岩石 切羽内に形成されたクレータの切欠側面図である。 図４は、穴をとり囲む岩石が除去されないような形で少装薬発破プロセスによ って２つの短かい穴がドリル穿孔された岩石切羽の切欠側面図である。この概略 図は、穴の底面近くで岩石内へと駆動された単数又は複数の大きな破面及び少装 薬発破の結果として得られる。その他のより小さな残留破面を示し、隣接する地 下破面網が岩石構造全体をいかに脆弱化できるかを例示している。 図５は、破砕機アセンブリ及び破砕機工具ビットを示す標準的機械式衝撃破砕 機の切欠側面図である。破砕機アセンブリは、アンダキャリヤに取付けられたヒ ンジ留め式ブームアセンブリ上に組立てられた状態で示されている。 図６は、機械式衝撃破砕機工具ビットが岩石面に衝撃を加えて、周囲の岩石の 中で破壊を開始させている、岩石切羽の切欠側面図である。 図７は、アンダキャリヤ、機械式衝撃破砕機が上に取付けられているブーム及 び少装薬発破装置が上に取付けられているブームを示す掘削システムの切欠側面 図である。 図８は、（１）ヒンジ留めブームアセンブリの端部上に取付けられている位置 合せ機構上に取付けられた少装薬発破装置の切欠側面図及び（２）岩石ドリル及 び少装薬発破装置を示す位置合せ機構の正面図である。 好ましい実施形態の詳細な説明 本発明は、少装薬発破プロセス及び機械式衝撃破砕機（油圧ハンマー又は衝撃 リッパとしても知られている）の組合せ使用に基づいている。少装薬発破方法は 、多数の穴パターンを穿孔し、爆薬装薬を穴に装填し（例えば地上掘削において は約２０〜約２５０トンの範囲の量で）、個々の穴を各々ミリ秒の発破タイミン グにより爆破し、通気及びズリ出しが関与する一時的な従来の穿孔発破作業とは 異なり、少量の爆薬を用いて少量の岩石が破砕されることを意味している。地下 掘削においては、少装薬発破技術は好ましくは約０.３〜約１０、より好ましく は約１〜約１０、最も好ましくは約３〜約１０立坑口立方米を除去するため、約 ０.１５〜約０.５、より好ましくは約０.１５〜約０.３、そして最も好ましくは 約０.１５〜約０.２キログラムの範囲の量の発破薬を使用する。地上掘削におい ては、少装薬発破技術は、約１０〜約１００、より好ましくは約１５〜約１００ 、そして最も好ましくは約２０〜約１００立坑口立方米の量の材料を除去するた め、好ましくは約１〜約３、より好ましくは約１〜約２.５、最も好ましくは約 １〜約２キログラムの範囲の量の発破薬を使用する。「立坑口立方米」というの は、現場内岩石の立方米数であり、岩石切羽から移動されたばらばらの岩石の立 方米数ではない。 係するが、複数の穴の同時シューチングを含んでいてもよい。少装薬発破方法の 地震学的サインは、任意の一回に使用される発破薬の量が少ないため相対的に低 いものである。好ましい発破薬としては、爆薬及び推進薬が含まれる。 多数の穴を同時に（約１秒未満の合計時間内で）ドリル穿孔しシューチングす ることが有利であるかもしれないが、使用される発破薬の合計量は、少装薬発破 については約２キログラム以下である。しかしながら、本明細書で考慮されてい る大部分の少装薬発破方法は、通常、短かい穴を数分に一度ドリル穿孔しシュー チングすることによって達成されるであろう。逐次的な少装薬発破ショットの間 の平均時間は、好ましくは約０.５分〜約１０分、より好ましくは約１分〜約６ 分、そして最も好ましくは約１分〜約３分の範囲にある。 少装薬発破技術のために通常利用されるよりも深いドリル穴を用いることによ って、衝撃破砕機の効率を最適化するため、少装薬発破技術を修正することが可 能である。より深いドリル穴深度は、切羽内に破壊された岩石をより多くとどま らせることにより、フライロックエネルギーを実質的に最小限にする。岩石内で 、少装薬発破技術が衝撃破砕技術と組合された場合の穴深度は、好ましくは穴の 直径の約３倍〜約１５倍の範囲にある。１つの実施形態においては、破壊された 岩石の大部分の量が切羽にて現場にとどまる。標準的には、装薬は、岩石を切羽 から移動させるのではなく、岩石を破壊するのに充分なエネルギーしか岩石に対 して与えない。好ましくは少なくとも約５０％、より好ましくは少なくとも約７ ５％、そして最も好ましくは少なくとも約８０％が切羽において現場にとどまる 。 機械式衝撃破砕機は、一連の機械的ブローを岩石に送り出すことによって作動 する。破壊された岩石と破砕機の接触面積は好ましくは、約５００〜約２０，０ ００平方ミリメートルの範囲にある。ブローエネルギーは、数キロジュールの範 囲にあり、ハンマーブローの頻度は一秒あたり約１〜約１００回のブローの範囲 にある。破壊されるか又は部分的に移動させられた岩石を押し割り、引出しかつ 切り開くために、機械式衝撃破砕機を使用することも可能である。ブローショッ ト１回あたりの機械式衝撃破砕機のエネルギーは、約０.５キロジュール〜約２ ０キロジュール、より好ましくは約１キロジュール〜約１５キロジュール、そし て最も好ましくは約１キロジュール〜約１０キロジュールの範囲にある。機械式 衝撃破砕機のブロー頻度は、１秒あたり約１回〜約１００回のブロー、より好ま しくは１秒あたり約５回〜約１００回のブロー、そして最も好ましくは１秒あた り約２５回から約１００回のブローの範囲にある。 本発明には、非常に効率のよい岩石破砕を達成するため機械式衝撃破砕機と相 互作用しする形で少装薬発破方法を用いることによるコンクリートなどの岩石又 はその他の硬質材料を破砕すること、少装薬発破プロセスに付随するあらゆるフ ライロックの制御；低い地震学的サイン；そして掘削輪郭の周囲の精密な制御が 関与している。フライロック運動エネルギーは好ましくは、１キログラムあたり 約０〜約４５０ジュール、より好ましくは１キログラムあたり約０〜約１００ジ ュール、そして最も好ましくは１キログラムあたり０〜約５０ジュールの範囲に ある。ショット地点又は衝撃地点から１０メートルのところで測定されたピーク 地震学的粒子速度は、好ましくは１秒あたり約０〜約３０ミリメートル、より好 ましく１秒あたり約０〜約１５ミリメートル、そして最も好ましくは１秒あたり 約０〜約２ミリメートルの範囲にある。意図された掘削輪郭から測定した過剰破 砕は、好ましくは約０〜約１５０ミリメートル、より好ましくは約０〜約１００ ミリメートル、そして最も好ましくは約０〜約５０ミリメートルの範囲にある。 破壊された又は重量のある硬岩の両方において、少装薬発破及び機械式破砕機 の組合せ利用は、最適な性能を提供することができる。一例を挙げると、ショッ トは時として岩石を完全に破砕することができず、油圧式破砕機が岩石破砕及び 除去を有効にかつ迅速に完遂することができる。数多くの利用分野において、フ ライロックを最小限におさえるためにオペレータが穴を過小シュートする傾向が あり得るということが予想されるしたがって、破砕機の機能は、岩石の破砕を完 逐し、望ましい断片化サイズへと破砕された岩石を条件づけし、掘削の輪郭を規 定の寸法までトリミングし；小さなこぶや突出部を除去することにある。 比較的弱い破壊された岩石層においては、機械式衝撃破砕機は、適正な効率（ 単位体積の岩石を除去するのに必要とされるエネルギー）で、そして破砕機工具 ビットについては受容可能な寿命で、単独で作動することができる。機械式衝撃 破砕機の効率は、岩石を破壊及び脆弱化するため少装薬発破プロセスを１ショッ ト又は数ショット用いることにより改善できる。望ましい場合には、掘削の中央 部分を、少装薬発破により完全に除去して、機械式衝撃破砕機のために付加的な 自由表面を作り上げることが可能である。少装薬発破プロセスによって必要とさ れるドリル穴は、岩石が移動させられることなくドリル穴の底面のまわりで破壊 されるか又は非常に低いエネルギーのフライロックで移動させられることを確実 にするため、充分に深く穿孔されうる。比較的弱い破壊された岩石層の中では、 機械式衝撃破砕機は一般に大半の岩石を掘削するのに用いられる。例えば、少装 薬発破は、約２０％の岩石を除去でき、機械式衝撃破砕機は残りの８０％を除去 することになる。 いく分かの破壊を伴う中程度の強度の岩石の中では、機械式衝撃破砕機の掘削 効率及び工具ビット寿命は両方共、岩石硬度の増大、破壊の減少及び多くの場合 岩石層の不均質性の喪失の結果として、減少する。この状況下では、少装薬発破 ドリル穴の数は、掘削のより大きな区分を弱化及び／又は除去するため増加され る。掘削の中央部分に残存しているゆるく固まった岩石を除去するために、機械 式衝撃破砕機が用いられ、これは、掘削の望ましい周囲又はトリムラインまで掘 削を完遂するために用いられる。ここでもまた、少装薬発破プロセスによって必 要とされるドリル穴は、岩石が移動させられることなくドリル穴の底面のまわり で破壊を受けるか、又は岩石が非常に低いエネルギーのフライロックで移動させ られることを確実にするため充分深くまで穿孔され得る。いく分かの破壊を伴う 中程度の強度の岩石においては、少装薬発破及び機械式衝撃破砕機はおよそ同量 の掘削屑を除去することになる。 比較的硬い〜非常に硬い塊状の岩石層においては、機械式衝撃破砕機はそれ自 体では、いかなる大量の岩石を断片化又は除去することができず、工具ビット寿 命は実質的に短縮されるか、又はほとんどなくなる。この場合、少装薬発破又は その他の何らかの手段を用いて岩石を断片化しなくてはならない。少装薬発破は 、それ自体で硬質の塊状の岩石層内を掘削することができるが、その掘削効率も 同様に実質的に低減される。より硬い岩石の中には比較的短かい穴を穿孔しなけ ればならない。穴が深すぎる場合、岩石が移動させられることはほとんど又は全 くない。穴が短かすぎる場合、フライロックのエネルギーは非常に高く、付近の 機器に損傷を加える結果となることがある。しかしながら、少装薬発破のための ドリル穴が浅いよりはむしろ深く穿孔された場合、高エネルギーフライロックの 出現はほとんど削除される。複数の少装薬ショットの後、そのとき機械式衝撃破 砕機が大部分の岩石を移動させることができるということがわかった。これは、 少装薬発破ショットがドリル穴の底面のまわりの領域内に地下破壊網を作り出し 、受容可能な工具ビット寿命で機械式衝撃破砕機が効率を回復できるようにする のに充分なほど岩石を弱化させたからである。硬質で、重量のある岩層では、よ り多くの少装薬発破ショットが行われなければならない。衝撃ハンマー作業の量 は、少装薬発破によってどれほどの岩石が実際に除去されるかによって左右され る。掘削の中央部分をシューチングすることに加えて、掘削の周囲により近いと ころで、少装薬ショットを行なわなければならない。機械式衝撃破砕機は、その 制御がより優れ手いるため、望ましい輪郭に仕上げられたトリムを提供するため に依然として使用される。 少装薬発破と機械式衝撃破砕機の組合せ使用の主要な様相は、両方を使用する ことによる効率が、それぞれのプロセスを単独で使用した場合の効率よりもはる かに大きいという点にある。実際、破砕機は、少装薬発破プロセスの平均歩留ま りを増強させる。少装薬発破は、機械式衝撃破砕機の効率及び工具寿命を増大さ せ、より硬く破壊の少ない岩石層に対するその有用性範囲を拡げる。 例えば、約６０〜約１００MPaの非拘束(unconfined)圧縮強度（ＵＣＳ）をも つ岩石の中では、機械式破砕機単独では（岩石切羽に対し送り出された約１００ kwにおいて）約３０立方米を除去するのに約４時間を要するものと予想できる。 少装薬発破プロセス単独では、（１ショットにつき約０.３キログラム（１メガ ジュール）の発破で）約３０立方米を掘削するのに約２時間及び約２０ショット が必要となる可能性がある。合わせて使用した場合、３０立方米の掘削は、０． ５時間かかる可能性のある２〜３回の少装薬発破ショットと１時間の機械式衝撃 破砕機で完遂できると思われる。 ７５％の利用において、機械式衝撃破砕機単独では、掘削を完遂するのに１８ MJ（メガジュール）のエネルギーが消費され４時間かかるであろう。少装薬発破 単独では掘削を完遂するのに２０MJが消費され、３時間がかかるであろう（最終 的な輪郭を提供するために破砕機を使用しなくてはならないだろう）。組合せ利 用は約７．５MJを消費し、約１．５時間で掘削を完遂するであろう。 もう１つの例としては、約２５０〜約３００MPaの非拘束圧縮強度（ＵＣＳ） をもつ岩石中で、機械式破砕機は単独では、事実上全く岩石を破砕することがで きないであろう。少装薬発破プロセス単独では、３０立方米を掘削するのに５時 間と６０ショットが必要となる可能性がある。共に使用された場合、３０立方米 の掘削は、２時間かかる可能性のある約１５〜約２５回の少装薬発破ショットと 、少装薬発破により除去されなかった岩石を移動させばらばらの岩石をスケーリ ングし、掘削の周囲をトリミングするためさらに２時間の機械式衝撃破砕機で完 遂することができる。 少装薬発破単独では、掘削を完遂するのに約６０MJが消費され約６時間かかる （最終的な輪郭を提供するために、破砕機を使用しなくてはならないだろう）。 組合せ利用の場合、約２５〜約３５MJが消費され、４時間で掘削が完遂されるで あろう。 機械式衝撃破砕機単独；少装薬発破単独；及び２つの組合せ利用についての掘 削速度の比較が図１に示されている。 したがって、本発明は、単独で作用したそれぞれの性能の合計に比べ、各々の 性能を実質的に増強させるようなやり方で２つの方法を組合せることによる機械 式衝撃破砕機及び少装薬発破方法の著しい拡大を表わす。組合せ利用はまた、単 独で作用する各々の方法がもつ多大な制約を補償する。 ２つの方法を組合わせることにより、（１時間あたりの断片化された岩石の立 方米数によって測定されるような）生産性は、いずれかの方法を個別に使用した 場合に比べて、好ましくは約２〜約１の倍率、より好ましくは約３〜約１の倍率 、そして最も好ましくは約４〜約１０の倍率で増大する。 ２つの方法を組合わせることにより、機械式衝撃破砕機の性能は弱い岩石にお いては実質的に改善され、単独で作用した場合、機械式衝撃破砕機が経済的な掘 削速度を出すことができない中程度の硬度の岩石及び硬岩の層へと拡大される。 ２つの方法を組合せることにより、機械式衝撃破砕機の工具ビット摩耗は著しく 減少し、先行する少装薬発破によって岩石が弱化していることから付加的な自由 表面が発達させられる。 ２つの方法を組合わせることにより、少装薬発破ショットの平均歩留まりは、 機械式衝撃破砕機がその後に続く少装薬ショットの有効な打込みを阻止する破壊 された岩石を移動することができることから、２〜１０倍の倍率で著しく増強さ せられる。２つの方法を組合わせることにより、少装薬ショットの穴をより深く 穿孔することができ、したがって少装薬シヨットからのフライロックのエネルギ ーは減少するか又はなくなる。 少装薬発破の破砕メカニズム 少装薬発破においては、短かい穴が岩石内に穿孔され、少量の発破薬が穴の中 に装填され、装薬は、砂、泥、岩石などの適切な材料又は鋼棒によって詰込み又 は突固めされ、装薬は起爆される。装薬によって放出されたガスは、新しい破壊 を開始させ伝播させるか、又は既存の破壊を伝播させ、このようにしてドリル穴 のまわりの少量の岩石を掘削することができる。少装薬発破プロセスの主要な要 素は、図２に示されている。 破壊が完遂に至るまで駆動されること、そして破砕された岩石が、図３に示さ れているような多大なエネルギーで岩石切羽から遠くへ加速されることになるこ とを保証するような形で、ドリル穴を穿孔することができる。この場合、残りの 岩石は、掘削されたクレータのまわりにいく分かの残留破壊を封じ込めることに なり、クレータは付加的な自由表面を構成する。これらの特長は両方共、機械的 破砕機の性能を増強するように作用することになる。 あるいはまた、破壊が表面まで伝播されるのを防ぐように穴をより深く穿孔す ることができ、又は破壊がまさに地表に達した場合でも、破砕された岩石の断片 を加速するようなガスエネルギーはほとんど残っていない。この状況は、図４に 示されている。この場合、ドリル穴のまわりの岩石は、岩石を著しく弱化させ機 械式破砕機の性能を増強するように作用することになる破壊網を維持した状態と なる。さらに、機械式衝撃破砕機は、岩石を引き出すか、押し割るか又はゆるく 切り開くことのできる場所として、表面まで伝播した破壊を利用することができ るようになる。 少装薬発破の基本的な前提条件は、多数の穴パターンを穿孔し、穴に爆薬装薬 を装填し、個々の穴各々の発破タイミングにより発破し、換気及びズリ出しを行 うサイクルが関与する従来の一時的穿孔発破作業とは異なり、一連の逐次的ショ ットにより一回のシヨットにつき少量の岩石を除去することにある。少装薬発破 において１回のシヨットにつき除去される岩石の量は約１／３〜約３立方米であ り、ショット間の時間的間隔は標準的に２分以上である。 少装薬発破を達成する手段はいくつか存在する。これらには、次のものが含ま れるがこれらに限定されるわけではない： １．短かい穴をドリル穿孔し、シューチングし、従来のドリル発破技術を用いる 。穴の底面部分には爆薬装薬が装填され、砂及び／又は岩石で突き固めできる。 これは、既存の周知の基本的な穿孔発破実践法に基づくものである。 ２．緩衝発破技術を用いて短かい穴をドリル穿孔しシューチングする。ここで、 穴の底面部に、岩石に結合されていない爆薬装薬を装填し、砂及び／又は岩石に よって突固めることができる。これもまた、既存の周知の基本的穿孔発破実践法 に基づくものである。 ３．「硬質で、ち密な岩石及びコンクリート材料を破砕するための制御された破 壊方法及び装置」という表題の１９９２年３月２４日付の米国特許第５，０９８ ，１６３号の中で具体化されているような短かいドリル穴の底面を加圧するため にガスインジェクタを用いる。 ４．「硬質で、ち密な岩石及びコンクリートの制御された断片化のための非爆発 性のドリル穴加圧方法及び装置」とい表の１９９４年３月３日付の米国特許第５ ，３０８，１４９号の中で具体化されているような、短かいドリル穴の底面を加 圧するために推進薬をベースとした穴中装薬方法を用いる。 ５．「ドリル穴の底面の爆発性加圧による硬岩及びコンクリートの制御された少 装薬発破のための方法及び装置」という表題の米国仮特許出願の注で具体化され ているような短いドリル穴の底面を加圧するための爆薬ベースの方法を用いる。 少装薬発破の好ましい方法は、機械式破砕機による最適な実施を達成するため 、岩石層の種類及び結果として得られた最良の破壊パターンによって依存する。 機械式衝撃破砕機の破砕メカニズム 機械式衝撃破砕機は、一連の高いエネルギーのブローを岩石切羽に送り出す。 標準的な機械式衝撃破砕機は図５に示されている。個々のブローのエネルギーは 、数百ジュールから数十キロジュールの範囲であってよい。ブローの頻度は、１ 秒あたり数回から１秒あたり１００回を超えるブローであってよい。各々のブロ ーは、岩石の中に衝撃スパイクを伝播させ、このスパイクは近くの自由表面から 反射し、岩石にテンションを加え、破壊の開始に必要な条件を作り出す。各々の ブローは同様に、既存の破壊を拡大させることもできる。強い衝撃スパイクは、 強い衝撃とその直後に続く鋭い疎密波からなり、かくして圧力の上昇及び下降は 、スパイクによる影響を受ける岩石の体積を地震学的波が横断するのに必要な時 間に比べて短かいものである時間中に発生することになる。これらのメカニズム は図６に例示されている。一連のブローはまた、破砕を増強することのできる岩 石内の振動応カパターンを始動させることもできる。破砕機工具ビットは、一部 開放した破面の中にそれ自体に強制的に押し込むことによって岩石を引き出すか 又は押し割るためにも使用可能である。 少装薬発破と機械式衝撃破砕機の組合せの破砕メカニズム （１）地下破壊網；（２）付加的な自由表面；又は（３）それら両方の組合せ のいずれかを作り出すように、岩石切羽の中に単数又は複数の少装薬ショットを 点火することができる。破壊網及び付加的な自由表面を発達させることにより、 少装薬発破は、機械式衝撃破砕機が有効になるのに必要な条件を作り出す。 数多くの場合において、少装薬発破の単独利用は、穴底面のまわりの岩石が破 壊を受け得るのに破砕が不完全であるようないくつかの穴を結果としてもたらす 。その後に続く穴は、それらの底面内に発生する圧力が、以前に形成された地下 破面内に早期に漏出できず、それによりショットの歩留まりを低減させることに なるような状況を回避するため、充分離隔して置かれなければならなくなる。こ の状況は、破壊が地表に達し、岩石が完全に移動させられることを確実にするた め、さらに短かい穴を穿孔することにより低減又は削除できる。しかしながら、 このことは、かなりの量のガスエネルギーが断片化された岩石を加速して近くの 機器に損傷を与えるのに充分なエネルギーをもつフライロックを生成する可能性 がある。 少装薬穴が、岩石を移動させることなく穴底面のまわりの岩石を破壊するのに 充分なほど深く穿孔される（穴の過小シューチングと同等）場合、高いエネルギ ーフライロックの危険性がなく岩石を移動させるために機械式衝撃破砕機を使用 することが可能である。このようにして、岩石切羽からばらばらの岩石を一掃す ることができ、その後に続く少装薬発破ショットを適切な岩石内に配置して、穴 底面内に発生した圧力を早期に吐出する可能性を低減することができる。 このようにして、少装薬発破の使用は破砕機が有効に作動できる岩石の強度範 囲を拡大する。破砕機は、少装薬発破の効率を減少させるばらばらの岩石を除去 するのを助け、そして高エネルギーのフライロックの出現を防ぐ一助ともなり得 る。 組合せ型システムの構成要素 機械式衝撃破砕機／少装薬発破を組合せたシステムの基本的な構成要素は、次 のとおりである： ■ ブームアセンブリ及びアンダキャリヤ ■ 機械式衝撃破砕機 ■ 削岩機 ■ 少装薬発破機構 ■ 位置合わせ機構 システムの基本的な構成要素は図７に概略的に示されている。以下の各文節で は、さまざまな構成要素の構想上の特徴について記述する。 ブームアセンブリとアンダキャリヤ キャリヤは、単数又は複数のブームアセンブリを取付けるためのあらゆる標準 的な採鉱又は建設用キャリヤ又は特殊設計のキャリヤであってよい。立坑掘下げ 、採掘場採鉱、狭幅鉱脈採鉱及び軍事作業のための特殊なキャリヤを構築するこ とも可能である。 標準的には、２つのブームアセンブリが必要である。１つは機械式衝撃破砕機 を取付けるために用いられ、第２のものは、少装薬発破装置を取付けるために用 いられる。ブームアセンブリは、あらゆる標準的な採掘用又は建設用のヒンジ留 式ブーム又あらゆる修正型又は特別注文のブームで構成されていてよい。ブーム アセンブリの機能は、破砕機又は少装薬装置を望ましい場所に方向づけし位置設 定することにある。少装薬装置の場合、ブームアセンブリは、インデクサアセン ブリを取付けるためにも使用できる。インデクサは、削岩機及び少装薬機構の両 方を保持し、削岩機及び少装薬機構の両方と心合せされた１本の軸を中心にして 回転する。削岩機が、岩石切羽内に短かい穴を穿孔した後、インデクサは、ドリ ル穴の中に直ちに挿入できるよう少装薬機構を心合せするため回転させられる。 インデクサアセンブリは、削岩機及び少装薬機構のための別々のブームの必要性 をとり除く。ブーム及びインデクサの質量は同様に、ドリル及び少装薬機構のた めのはね返り質量及び安定性を提供することにも役立つ。 機械式衝撃破砕機 機械式衝撃破砕機は、油圧ハンマー、高エネルギー油圧ハンマー又は衝撃リッ パーとしても知られている。当初これらの機械式衝撃破砕機は空気圧式で、転石 を瓦解させるため及びコンクリート取壊し工事のために主に用いられていた。そ の後、油圧式動力が導入され、ブローエネルギー及びブロー頻度が共に増大した 。機械式衝撃破砕機の出力が増大するにつれて、機械式衝撃破砕機は地下の建設 及び採鉱作業に導入され、多くの場合、軟質の破壊された岩石を掘削するためバ ックホーと合わせて使用された。衝撃リッパと呼ばれる機械式衝撃破砕機の一形 態が、狭幅浅瀬礁鉱床の中での採掘場採鉱作業のために南アフリカで開発された 。機械式衝撃破砕機は、標準的には、破砕機を望ましい場所に方向づけし、作業 中に生成される振動からアンダキャリヤを隔離することのできるそれ自体のブー ムアセンブリ上に取付けられる。機械式衝撃破砕機はまた、変動する岩石条件に 応えてブローエネルギー及びブロー頻度を和らげるためフィードバック制御機構 を内蔵することもできる。 削岩機 ドリルは、ドリルモータ、ドリル鋼及びドリルビットで構成され、ドリルモー タは空気圧又は油圧式に動力供給されていてよい。 好ましいドリルタイプは、衝撃式ドリルであるが、これは衝撃式ドリルがドリ ル穴の底面で、底部穴破壊の開始点として作用する微小破壊を作り出すからであ る。回転式のダイヤモンド又はその他の機械的ドリルも同様に使用可能である。 標準的ドリル鋼を使用することができ、ＳＣＢ−ＥＸ方法（少装薬発破プロセ ス）の短かい穴の必要条件を満たすために、これらを短縮することが可能である 。 穴を穿孔するには、標準的な採鉱又は建設用ドリルビットを用いることができ る。微小破壊を増強する衝撃式ドリルビットを開発することが可能である。ドリ ル穴のサイズは、直径が２．５４cm（１インチ）から５０．８cm（２０インチ） までの範囲であってよく、深さは標準的には穴の直径の３〜１５倍である。 少装薬機構をより容易に挿入するように段付き穴を形成するためのドリルビッ トは、削岩機ビットのメーカーが提供する標準的ビット構成である、わずかに大 きい直径をもつリーマビットを伴うパイロットビットで構成されていてよい。少 装薬機構をより容易に挿入するためテーパ付きの遷移部分穴を形成するためのド リルビットは、わずかに大きい直径のリーマビットを伴うパイロットビットで構 成されていてよい。リーマとパイロットは、より大きなリーマ仕上げ穴からより 小さなパイロット穴までのテーパのついた遷移部分を提供するように特別設計さ れていてもよい。 少装薬発破機構 少装薬爆破機構は、次のサブシステムで構成されていてよい。 １．カートリッジマガジン ２．カートリッジ装填機構 ３．カートリッジ ４．カートリッジ発火システム ５．詰込め（突固め）又は密封手段 カートリッジマガジン− 自動装填式ガンのための弾薬マガジンの方法で、マ ガジン内に推進薬又は爆薬カートリッジが保管される。 カートリッジ装填機構− 装填用機構は、カートリッジをマガジンから引出し ドリル穴の中にそれを挿入する標準的な機械式装置である。以下で記述する込め 棒は、この機能の一部分又はすべてを提供するために使用できる。 装填用機構は、１０秒以上、より標準的には３０秒以上の時間でマガジンから ドリル穴までカートリッジを循環させる必要がある。これは、近代的な高点火速 度のガン自動装填装置に比べて低速であり、したがって、ＳＣＢ−ＥＸ爆薬カー トリッジ上の高加速度負荷はこれに関与しない。軍事用自動装填技術又は産業用 ボトル容器取扱いシステムの変形形態も使用可能である。 １つの変形形態は、約１／１０バールの差圧により剛性管又は可とう管を通し てカートリッジが推進される空気圧式搬送システムである。 カートリッジ− カートリッジは、発破薬（爆薬又は推進薬）のための容器で あり、ろう紙、プラスチック、金属又はこれら３つの組合せを含む多数の材料で 形成されていてよい。カートリッジの機能は以下のようなものである： ■ 固体又は液体の発破薬のための貯蔵容器として作用する。 ■ 貯蔵用マガジンから掘削現場に発破薬を輸送する手段として役立つ。 ■ ドリル穴内への挿入中の発破薬装薬を保護する。 ■ 必要ならば、発破薬のための燃焼室として役立つ。 ■ 必要ならば、穴底面内に発生した圧力を制御するため内部体積を提 供 する。 ■ 湿潤ドリル穴の中の水から発破薬装薬を保護する。 ■ 発破薬装薬からのあらゆる強衝撃過渡現象からの隔離を込め棒に提 供 する。 ■ 発破薬がドリル穴の中で消費されるにつれて発破薬生成ガスのためのバッ クアップ密封機構を提供する。 カートリッジ発火システム−爆薬で構成されている発破薬の場合には、標準的 な又は新規の爆薬起爆技術を利用することができる。これらには、直流パルス又 は誘導的に誘発された電流パルスによって点火される同時電気雷管や非電気式雷 管；サーマライト；レーザーパルスが感光式の導火線装薬を起爆する高エネルギ ー導火線又は光学式雷管、が含まれる。 推進薬からなる発破薬の場合には、標準的又は新規の推進薬起爆技術を利用す ることができる。これらには、機械式ハンマー又は点火ピンが導火線装薬を爆燃 させる衝撃式導火線；コンデンサ放電回路が導火線装薬を爆燃させるための火花 を提供する電気式導火線；バッテリ又はコンデンサ放電がグロー電線を加熱する 熱式導火線：又はレーザーパルスが感光式導火線装薬を起爆させる光学式導火線 、が含まれる。 詰込め（突固め）又は密封手段−本明細書で構想されている少装薬発破におい ては、発破薬は短かいドリル穴の底面内に置かれ、ドリル穴の上部部分は、使用 される少装薬方法に応じていくつかの手段のうちのいずれかによって詰込め（突 固め）又は密封されることになる。詰込め手段の機能は、岩石の破壊をひき起こ すのに充分な期間（標準的には数百マイクロ秒から数ミリ秒）、穴の底面内で発 破薬から放出された高圧ガスを慣性的に封じ込めることにある。 従来のドリル穿孔発破技術を用いて短かい穴をドリル穿孔及びシューテンィグ する場合には、穴の底面部分に爆薬装薬を装填し、砂及び／又は岩石又は以下で 記述するような慣性込め棒によりこれを突固めすることが可能である。 緩衝発破技術を用いて短かい穴をドリル穿孔、シューチングする場には、穴の 底面部分には、岩石に結合されていない爆薬装薬を装填し、砂及び／又は岩石又 は以下で記述するような慣性込め棒によりこれを突固めすることができる。 ガスインジェクタ（米国特許第５，０９８，１６３号）又は推進薬ベースの穴 中装薬方法（米国特許第５，３０８，１４９号）又は爆薬ベースの方法（「ドリ ル穴の底面の爆薬性加圧による硬岩又はコンクリートの制御された少装薬発破の ための方法及び装置」という表題の米国仮特許出願）の場合においては、岩石が 破壊されるまで穴底面に高いガス圧を封じ込める主要な方法は、込め棒とドリル 穴壁の間の小さな漏洩通路を除いて、ドリル穴の中を上昇するガスの流れを遮断 する重量のある慣性込め棒によるものである。この小さな漏洩は、発破薬を封じ 込めるカートリッジ及び込め棒の設計上の特長によってさらに低減させることが できる。込め棒は、高力鋼又は、慣性のための高い密度及び質量、変形がなく圧 力負荷に耐えるための強度そして耐久性のための靭性を組合せたその他の材料で 作ることができる。 位置合わせ機構−削岩機及び少装薬発破機構は、位置合わせ機構上に取付けら れ、次に機械式衝撃破砕機の別のブーム上に取付けられている。位置合わせ機構 の機能は、ドリル穴を形成できるようにし、その後少装薬機構がドリル穴に容易 に心合せされ挿入され得るようにすることにある。標準的なインデクサ機構が図 ８に示されている。インデクサは、岩石切羽から望ましい角度及び距離のところ にインデクサを位置づけることができるようにする油圧式連結器を用いて、その ブームに取付けられている。インデクサはまず最初に、削岩機が岩石切羽内に短 かい穴を穿孔できるように位置づけされている。その後、インデクサは、少装薬 機構がドリル穴と心合せされた状態となるようにドリル及び少装薬機構に共通の 軸を中心として回転させられる。少装薬機構は次に穴の中に挿入され、いつでも 点火できる状態となる。 利用分野 軟質、中硬質及び硬質岩石ならびにコンクリートを破壊するこの方法は、採鉱 、建設及び採石業界及び軍事作業において数多くの利用分野を有する。これらの 利用分野には、以下のものが含まれる。 ■ トンネル掘削 ■ 洞穴掘削 ■ 立坑掘下げ ■ 採鉱における横坑及び連絡坑の開発 ■ 長壁採鉱 ■ 切羽及び鉱柱採鉱 ■ 採掘場採鉱方法（収縮、充填採掘及び狭幅鉱脈採鉱） ■ 選択的採鉱 ■ 垂直クレータ再処理（ＶＣＲ）採鉱のための下すかし掘削 ■ ブロック・ケービング法及び収縮採掘場採鉱法のため引出し点掘削 ■ 二次的破砕及び過大寸法の削減 ■ トレンチ掘削 ■ 掘上りボーリング ■ 石切り ■ 精密発破 ■ 取壊し ■ 露天採堀ベンチの清掃 ■ 露天採堀ベンチの発破 ■ 採石場内の転石破砕及び段切り ■ 岩石内の戦闘位置及び要員用シェルターの建設 ■ 軍事作戦行動に対する天然の又は人工の障害物の削減。 掘削された岩石の時間あたりの立坑口立方米として表わされた推定生産速度１ は、図１にメガパスカル（MPa）単位で表わした岩石２の非拘束圧縮強度の関数 として示されている。標準的な機械式衝撃破砕機の性能は、斜線の領域３として 示されており、これは、機械式衝撃破砕機が、約１５０MPaを超える非拘束圧縮 強度で岩石を掘削しないということを例示している。公表されたデータ点４が、 斜線のある領域３の中に示されている。標準的少装薬発破プロセスの性能は、斜 線の領域５として示されており、少装薬発破が、岩石掘削業界にとって標準的な 非拘 束圧縮強度の範囲全体を通して岩石を掘削することができる、ということを例示 している。公表されたデータ点６が斜線の領域５の中に示されている。相互作用 しながら作業する少装薬発破プロセスと機械式衝撃破砕機を組合せた性能は、ク ロスハッチング入りの領域７として示され、組合せ利用が、別々に作用する２つ の方法の合計よりもさらに効果的に堀削を行なうということを例示している。実 験により測定されたデータ点８が、クロスハッチング入り領域７の中に示されて いる。 少装薬発破システムの要素は、図２に示されている。岩石切羽１０内に、掘岩 機により短かい穴９が穿孔される。ドリル穴９は、リーマ／パイロットドリルビ ットの組合せによって達成できる段階的直径変化１１を有することができる。段 付き直径１１は、カートリッジ挿入手段の最大行程を制限する目的に役立つこと もできるし、あるいは、穴底面１２内に放出されたガスを密封する助けとなるよ うに用いることもできる。カートリッジ１３が穴底面１２内に置かれる。このカ ートリッジ1３は、発破薬１４の装薬を含有している。発破薬１４の燃焼は、込 め棒１７の中を通る電気的又は光学的通信ライン１６を通して遠隔制御される発 火手段１５により起爆される。込め棒１７は、発破薬１４の発火時点で穴底面１ ２内に放出された高圧ガスを慣性的に封じ込めるために用いられる。込め棒１７ はまた、穴底面１２をとり囲む岩石２０内に一次的破壊１８及び残留破壊１９を 発生させるために必要な時間、穴底面１２からの高圧ガスの漏出を防ぐための密 封機能を提供することもできる。 図３は、比較的短かい穴が穿孔され、穴が「オーバーシューチング」された少 装薬発破ショットのための全体的岩石断片化プロセスを例示している。岩石切羽 ２１内に穴がドリル穿孔された。ドリル穴２２の底面は、掘削されたクレータ２ ３の底面の中心に現われる可能性がある。断片化された岩石２４は、発破薬によ って生成されたガスの加速作用の下でクレータから勢いよく射出された。残留破 壊２５は、クレータ壁より下で岩石２６内にとどまっている。 図４は、比較的深い穴がドリル穿孔され、穴が「過小ューチング」された少装 薬発破ショットのための全体的岩石断片化プロセスを例示している。穴２７及び ２８が、岩石切羽２９内に穿孔されている。岩石は、少装薬ショットによって移 動されなかったが、一次破壊３０及び残留破壊３１が岩石３２内に作り出された 。これらは、全体的岩石構造を弱化させた地下破壊網を形成している。この岩石 は、その後の少装薬ショット又は機械式衝撃破砕機のいずれかによって、より容 易に破壊されることになる。 図５には、標準的な近代的機械式衝撃破砕機が示されている。機械式衝撃破砕 機ハウジング３３は、ヒンジ留め式ブームアセンブリ３４に取付けられ、次にア ンダキャリヤ３５に取付けられている。工具ビット３６は、破砕機ハウジング３ ３内の油圧ピストン機構により動力供給される。アンダキャリヤ３５は、作用切 羽の範囲内で破砕機３３を移動させ、ブーム３４は工具ビット３６が岩石切羽上 で作動できるように破砕機３３を位置づけする。 図６は、機械式衝撃破砕機の基本的破砕メカニズムを例示している。工具ビッ ト３７は、岩石切羽３８に対する衝撃の瞬間において示されている。岩石切羽３ ８は、既存の破壊３９を含む。岩石切羽の左側には近くの自由表面４０がある。 工具ビット３７の衝撃によって生成された衝撃スパイクは、外へ放射し、既存の 破壊３９の表面から引張り波動として反射し、付加的な破壊が中で開始されるこ とになる張力がかかった岩石領域４１を作り出す。衝撃スパイクはまた外へ放射 し、付加的な破壊が中で開始去れる、張力がかかった第２の岩石領域４２を作り 出す自由表面４０から引っ張り波動として反射する。工具ビット３７による反復 的な衝撃ブローの後、領域４１及び４２内で開始された破壊は、つながり、領域 ４３により表わされる岩石質量を移動させる。 少装薬発破システムと機械式衝撃破砕機の組合せ利用に基づく岩石掘削システ ムが図７に示されている。可動アンダキャリヤ４６に取付けられた２つのヒンジ 留め式ブームアセンブリ４４及び４５が存在する。ブームアセンブリ４４の上に は機械式衝撃破砕機４７が取付けられている。ブームアセンブリ４５は、その上 に取付けられた少装薬発破装置４８を有している。掘削機の上にオプションの機 器として示されているのは、破砕された岩石を作用切羽からコンベヤシステム５ ０まで移動させるためのバックホーアタッチメント４９であり、このコンベヤシ ステム５０はこの破砕された岩石を掘削機を通して運搬システム（図示せず）ま で渡す。 少装薬発破装置のための標準的位置合せ機構が図８に示されている。位置合せ 機構５１は少装薬発破装置５２をヒンジ留めブーム５３に連結する。削岩機５４ 及び少装薬挿入機構５５はインデクサ５１の上に取付けられる。ブーム５３は、 削岩機５４が岩石切羽（図示せず）内に短かい穴（同じく図示せず）を穿孔でき るように、岩石切羽にインデクサアセンブリを位置づけする。削岩機５４が穴か らひき出された時点で、インデクサ５１は、ドリル穴の軸と少装薬挿入機構５５ を心合せするように油圧機構５７によりその軸５６を中心として回転させられる 。そのとき、少装薬挿入機構５５はドリル穴の中に挿入され、少装薬はいつでも 発火できる状態となる。 本発明に対するさまざまな実施形態について詳述してきたが、当業者にはこれ らの実施形態に修正及び適合化を加えることができるということは明白である。 ただし、このような修正及び適合化が、以下の請求の範囲にある本発明の精神及 び範囲内に入るということは明示的に理解されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＲＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ミケ、ブライアン ピー. アメリカ合衆国 80401 コロラド州 ゴ ールデン パインクレスト ロード 22901

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．硬質材料の制御された断片化のための方法において、 （ａ）硬質材料の自由表面内に位置する穴の底面内にガスを放出する工程； （ｂ）穴の底面を加圧し穴の底面から破壊を伝播させ、このようにして、穴をと り囲む自由表面内に一部が露出した硬質材料の破壊された部分を形成するべく穴 の底面内にガスを密封する工程； （ｃ）自由表面から破壊された部分内の材料を除去するため衝撃破砕機で自由表 面に露呈された破壊された部分に衝撃を加える工程； を含んでなる方法。 ２．穴が一定の直径及び自由表面から穴直径の約３倍〜約１５倍の範囲にある深 さを有する、請求項１に記載の方法。 ３．破壊された部分が１つの体積を有し、地下掘削において、この体積は約０. ３〜約１０立坑口立方米の範囲にあり、地上掘削では体積は約１０〜約１００立 坑口立方米の範囲にある請求項１に記載の方法。 ４．ガスが、爆薬及び推進薬のうちの少なくとも１つによって形成され、爆薬及 び推進薬のうちの少なくとも１つの量が地下掘削では約０.１５〜約０.５キログ ラムの範囲にあり、地上掘削では約１〜約３キログラムの範囲にある、請求項１ に記載の方法。 ５．衝撃破砕機が、破壊された部分に対して、約０.５〜約５００キロジュール の範囲のブローエネルギーで衝撃を加える、請求項１に記載の方法。 ６．さらに、 （ｄ）自由表面から破壊された部分を除去するのに必要なだけ工程（ｃ）を反復 する工程、 を含んでなる、請求項１に記載の方法。 ７．衝撃破砕機のブロー頻度が１秒あたり約１〜約２００回のブローの範囲にあ る、請求項１に記載の方法。 ８．硬質材料の制御された断片化のための方法において、 （ａ）硬質材料の自由表面内に位置する穴の底面内にガスを放出する工程； （ｂ）穴の底面を加圧し穴の底面から破壊を伝播させ、このようにして、穴をと り囲む自由表面内に硬質材料の破壊された部分を形成するため穴底面内にガスを 密封する工程； （ｃ）自由表面から破壊された部分内の材料を除去するため自由表面に露出され た破壊部分に先のとがっていない物体で衝撃を加える工程； を含んでなり、この先のとがっていない物体が少なくとも約０.５キロジュール のブローエネルギー及び少なくとも１秒あたり約１回のブローのようなブロー頻 度で自由表面と接触する、断片化方法。 ９．先のとがっていない物体と破壊部分の接触面積が約５００〜約２０，０００ m²の範囲内にある請求項８に記載の方法。 １０．硬質材料の制御された断片化のための方法において、 （ａ）硬質材料の自由表面内に位置する穴の底面内にガスを放出する工程； （ｂ）穴の底面を加圧し穴の底面から破壊を伝播させ、このようにして穴をとり 囲む自由表面内に硬質材料の破壊された部分を形成するため穴底面内にガスを密 封する工程； （ｃ）自由表面から破壊された部分内の材料を除去するため機械式衝撃破砕機で 自由表面に露出された破壊部分に衝撃を加える工程を含んでなり； 機械式衝撃破砕機が、少なくとも約０.５キロジュールのブローエネルギーで自 由表面と接触する、断片化方法。 １１．ブロー頻度が１秒あたり少なくとも約１回のブローである請求項１０に記 載の方法。