(57)【要約】【課題】  爆薬装填装置への移し替えが容易であり、手に汚れが付かず、容器に付着薬が残らない爆薬充填物、爆薬装填装置への投入方法および爆薬の装填方法を提供すること。【解決手段】  エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体を水溶性の容器に収納してなる爆薬充填物、および爆薬装填装置の収納タンク中に前記爆薬充填物を投入する爆薬装填装置への投入方法、および爆薬装填装置の移送ポンプおよびウォーターインジェクションシステムで爆薬充填物の容器を破壊および溶解しながら穿孔内にエマルション爆薬を装填することを特徴とする爆薬の装填方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体を水溶性の容器に収納してなる爆薬充填物。
【請求項２】
エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体がポンプ輸送可能な爆薬である請求項１記載の爆薬充填物。
【請求項３】
容器が包装袋の形状である請求項１または２記載の爆薬充填物。
【請求項４】
爆薬装填装置の収納タンク中に請求項１〜３に記載の爆薬充填物を投入することを特徴とする爆薬装填装置への投入方法。
【請求項５】
収納タンク、移送ポンプ、装填ホースおよびウォーターインジェクションシステムを備えた爆薬装填装置の収納タンク中に請求項１〜３に記載のエマルション爆薬を収納した爆薬充填物を投入後、移送ポンプで爆薬充填物の容器を破壊し、ウォーターインジェクションシステムにより容器の一部を溶解させながら、または前記爆薬装填装置の収納タンク中に請求項１〜３に記載のエマルション爆薬中間体を収納した爆薬充填物を投入後、移送ポンプで爆薬充填物の容器を破壊し、エマルション爆薬中間体内に微小空隙を持たせた後、ウォーターインジェクションシステムにより容器の一部を溶解させながら穿孔内にエマルション爆薬を装填することを特徴とする爆薬の装填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、採石、採鉱、トンネル掘削などの産業用の発破作業に用いられる爆薬充填物、爆薬装填装置への投入方法および爆薬の装填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から産業用爆薬の一つとして、水を５重量％以上含み安全性を高めた含水爆薬が知られている。また含水爆薬としては、スラリー爆薬とエマルション爆薬（主に油中水型エマルション爆薬）が知られている。
近年、前記エマルション爆薬を運搬容器に収納して発破現場まで運搬し、発破現場に置かれた爆薬装填装置に投入後、岩盤などの穿孔に機械装填する技術が提案され、海外では実用化されている。
また、無機質微小中空球体などを混合する前のエマルション爆薬用組成物（以下、エマルション爆薬中間体と略記）を発破現場まで運搬し、そこで微細な気泡を発生させて鋭感化したエマルション爆薬を機械装填する技術も提案され、海外では実用化されている。
【０００３】
その際、エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体の包装容器としては一端が開放された包装袋が用いられ、発破現場における装填装置に設置されたタンクへの移し替えは従来手作業で行われていた。この移し替えは、一人が爆薬の入った包装袋を吊し、もう一人が包装袋を絞って排出する方法で行われていたため、高粘度で粘着性を有するエマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体を手作業で包装袋から排出することは容易ではなく、手が汚れ、包装袋中に多くの付着薬が残り、タンクの壁にも付着するなどの問題があった。
【０００４】
そこで、この問題を解決するために、包装袋の一端近傍に吊り下げ用のフック穴を設け、他端の排出口には容器本体から排出口にかけて幅が徐々に狭まる形状の包装袋が提案されている（例えば特許文献１参照）。
この容器を用いれば、一人でエマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体を移し替えることができ、しかも手が汚れるなどの問題を解消させることができる。
しかしながら、この方法では、包装袋を吊すための特別な投入装置が必要であり、また包装袋の他端形状を前記のように特定の形状に変形する必要があった。また、爆薬投入後の容器には若干ながら爆薬が残ることから、容器の処分が依然として問題であった。
なお、ここで使用されている包装袋の構造はポリエチレン／ナイロンの２層構造またはポリエチレン／ナイロン／ポリエチレンの３層構造からなるものである。
【０００５】
一方、他の解決方法として、容器や爆薬装填装置の爆薬との接触部にシリコーン、シラン化合物もしくはフッ素樹脂を被覆したものが提案されている（例えば特許文献２参照）。
この方法では、高粘度で粘着性の大きなエマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体を容器から爆薬装填装置に移し替えるには有効な方法である。
しかしながら、爆薬との接触部、例えば容器である包装袋の内面を前記特定の材料で被覆しなければならず、経済性の点から問題であった。また、この方法を用いた包装袋においても、特許文献１における問題と同様、爆薬投入後の容器には若干ながら爆薬が残ることから、容器の処分という問題が残っていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２３９１号公報（第２頁、第１図および第２図）
【特許文献２】特開２００１−１４７１００号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、爆薬装填装置への移し替えが容易であり、手に汚れが付かず、容器に付着薬が残らない爆薬充填物、爆薬装填装置への投入方法および爆薬の装填方法を提供することにある。
【０００８】
本発明者は、前記問題点に鑑み鋭意検討した結果、容器を特定の形状にしたり、特定の投入装置を用いたり、また容器内面を特定の材料で被覆しなくても、特定の材質の容器を用いることによって、従来の問題点が解決できることを見出して本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、第１の発明は、エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体を水溶性の容器に収納してなる爆薬充填物である。
第２の発明は、エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体がポンプ輸送可能な爆薬である第１の発明の爆薬充填物である。
第３の発明は、容器が包装袋の形状である第１または第２の発明の爆薬充填物である。
第４の発明は、爆薬装填装置の収納タンク中に第１〜３の発明の爆薬充填物を投入することを特徴とする爆薬装填装置への投入方法である。
第５の発明は、収納タンク、移送ポンプ、装填ホースおよびウォーターインジェクションシステムを備えた爆薬装填装置の収納タンク中に第１〜３の発明のエマルション爆薬を収納した爆薬充填物を投入後、移送ポンプで爆薬充填物の容器を破壊し、ウォーターインジェクションシステムにより容器の一部を溶解させながら、または前記爆薬装填装置の収納タンク中に第１〜３の発明のエマルション爆薬中間体を収納した爆薬充填物を投入後、移送ポンプで爆薬充填物の容器を破壊し、エマルション爆薬中間体内に微小空隙を持たせた後、ウォーターインジェクションシステムにより容器の一部を溶解させながら穿孔内にエマルション爆薬を装填することを特徴とする爆薬の装填方法である。
ここで、爆薬装填装置がウォーターインジェクション（ｗａｔｅｒ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）システムを備えるというのは、エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体を穿孔に直接装填する際に、装填ホースを使用し、このホース内に水を注入しながら装填する方式のことである。エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体は前記のように高粘着性を有する場合が多いことから、ホース内壁と爆薬との間に水を供給し、水の膜を形成させ、ホース内壁と爆薬の摩擦抵抗を低減させることで、爆薬の穿孔への装填性を高めた方式をいい、海外では既に実用化され、爆薬分野では公知の装填方式である。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、容器として特定の形状にしたり、その内面を特定の材質で被覆する必要がない上に、高粘度で粘着性の大きなエマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体を作業者の手を汚すことなく爆薬装填装置に容易に移し替えることができる。
第２の発明によれば、ポンプ輸送可能な爆薬であるもの、例えば、バルクエマルション爆薬は通常高粘度で、かつ粘着性が強いことが多いため、作業者の手を汚すことなく爆薬装填装置に容易に移し替えられることは実用性が大きい。
第３の発明によれば、容器が包装袋であることによって、特に特定の形状にする必要がなく、発破現場まで従来と同じようにして運搬ができる。
また包装袋の厚みを変えることにより、タンク投入後における包装袋の水による溶解時間を適宜調節できる。
第４の発明によれば、水溶性の容器に収納されたエマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体を爆薬装填装置のタンクに特定の投入装置を用いることなく直接投入することができるので、爆薬装填装置への移し替えが容易であり、手に汚れが付かず、容器に付着薬を残すことがない。また作業時間が大幅に短縮され、さらに投入も一人で行うことができる。
第５の発明によれば、爆薬装填装置の収納タンクに投入された爆薬充填物は、移送ポンプにより水溶性容器が破壊され、またウォーターインジェクションシステムにより水溶性容器の一部が溶解するとともに装填ホース内壁とエマルション爆薬の間に水を供給し、水の膜を形成させ、装填ホース内壁とエマルション爆薬の摩擦抵抗を低減させながらエマルション爆薬を装填することができるので、爆薬充填物を爆薬装填装置内で閉塞させることなく、穿孔内にエマルション爆薬を装填する方法として最適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明を具体化した実施の形態について詳細に説明する。
本発明の爆薬充填物は、水溶性の容器にエマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体を収納したものであるが、使用される容器を構成する材質は、水溶性の物質である。
ここで、水溶性とは、水や酸化剤、界面活性剤などを溶解した水溶液中に浸けた時、比較的短時間で溶解する性質を持つものである。水溶性の性質を示す物質を具体的に例示すると、天然高分子としてはキチン、キトサン、カゼイン、ゼラチン、コラーゲン、デンプン、海藻、アルギン酸ナトリウム、寒天、キサンタンガムおよびプルランなどがあり、半合成高分子としてはデキストリン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースおよびヒドロキシエチルメチルセルロースなどがある。また合成高分子としてはポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイドおよびポリエチレングリコールなどがある。
これらの中では、機械的強度、溶解性、経済性などの観点から、ポリビニルアルコールが好ましい。市販品としては例えばポリビニルアルコール系フィルムである（株）クラレ製、商品名「クラリア」、東セロ（株）製、商品名「トスロン」、アイセロ化学（株）製、商品名「ソルブロン」などがある。
前記水溶性の物質の中から選択される１種または２種以上の組合せとして用いられる。
【００１２】
本発明に用いる容器は、通常包装袋の形状で用いられる。その厚さは、収納するエマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体の量にもよるが、通常、その量は５〜２５ｋｇ程度であることが多いので、それに耐える強度が必要である。即ち、包装袋の引張強度としては、機械的強度、溶解性を考慮すると、通常１５〜５００ＭＰａ、好ましくは２０〜１００ＭＰａ程度である。そしてその厚さは、包装袋の材質にもよるが、通常は３０〜１００μｍ程度の厚さである。
また包装袋の大きさは、所望のエマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体の量を入れるのに適した大きさであれば良く、投入容易性を考慮すると縦横比１．２：１程度が適している。一例として、１０ｋｇのエマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体を入れるには縦５０ｃｍ、横４５ｃｍ程度である。
発破現場までの運搬は、包装袋にエマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体を収納した爆薬を段ボールなどの箱にさらに収納して行われる。
【００１３】
次に前記容器に収納されるエマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体について説明する。
エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体としては、機械装填が可能であり、かつポンプ輸送可能な形態、例えば、油中水型のバルクエマルション爆薬が好ましい。通常は、その粘性が４０〜１５００Ｐａ・ｓ程度である。
このような粘性を有するエマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体であれば、従来から公知のエマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体の全てが好ましく使用できる。
【００１４】
エマルション爆薬の構成成分は、酸化剤水溶液、油類、乳化剤、および必要ならその他の添加剤からなるエマルション爆薬中間体に、さらに微小空隙を持つように構成されている。
酸化剤水溶液は、分散相を構成する無機酸化剤塩水溶液であり、例えば硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸カルシウムなどのアルカリ金属、アルカリ土類金属の硝酸塩や、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸ナトリウムなどの無機過塩素酸塩などが、単独でまたは混合物として用いられる。通常は硝酸アンモニウムが主な酸化剤として使用される。また必要により、硝酸モノメチルアミン、硝酸モノエチルアミン、硝酸ヒドラジンなどの水溶性アミン硝酸塩からなる補助鋭感剤を添加することもできる。
酸化剤の割合は、エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体中において、通常は５０〜９０重量％であり、水の割合は、通常、３〜３０重量％である。
【００１５】
油類は、連続相を構成する炭素質燃料であり、例えばパラフィン系の、オレフィン系の、ナフテン系の、芳香族系の炭化水素である。より具体的には、例えば、ミネラルオイル、潤滑油、灯油、軽油などの燃料油、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、ペトロラタムなどの石油系ワックス類、動物油、動物性ワックス、植物油、植物性ワックス、合成油、合成ワックスなどである。これらは単独でまたは混合物として用いられる。
また、油類の動粘度は、通常２〜３５０センチストークス（ｃＳｔ）程度のものである。
油類の割合は、エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体中、通常は０．１〜１０重量％である。
【００１６】
乳化剤としては、例えばソルビタンモノステアレートやソルビタンモノオレエートなどのソルビタン脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステル、ステアリン酸モノグリセライド等の脂肪酸のモノまたはジグリセライド、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、オキサゾリン誘導体、イミダゾリン誘導体、リン酸エステル、脂肪酸アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩、第１級〜第３級アミンとポリアルキル（アルケニル）コハク酸またはその無水物との縮合生成物などが単独でまたは混合物として使用される。
乳化剤の割合は、エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体中、通常は０．１〜１０重量％である。
【００１７】
また微小空隙を持たせる手段としては、例えばガラス微小中空体、シラス微小中空体などの無機質微小中空球体や、発泡スチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル製などの有機質微小中空球体をエマルション爆薬中間体中に均一に添加したり、発泡剤を使用して微小気泡をエマルション爆薬中間体中に均一に発生させる手段が一般的であるが、これらに限定されず、目的を達成できる限り全ての手段を含んでいる。
このような微小空隙の割合は、通常、爆薬の密度を１．４ｇ／ｃｃ以下、好ましくは１．３ｇ／ｃｃ以下になるような量が使用される。
その他の添加剤としては、薬質調整のため、石油樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンなどの炭化水素重合体なども添加することができる。
【００１８】
次に爆薬装填装置について説明する。
第１図は、発破孔に自動装填するための爆薬装填装置の概略を示す模式図である。
第１図において、１は爆薬充填物の収納タンクであり、２は爆薬充填物の移送ポンプ、例えば、モーノポンプであり、３は装填ホース内に水を供給するための水の貯留槽であり、４は装填ホースである。装填ホースの内径は、通常、１０〜４０ｍｍ程度である。
爆薬充填物がエマルション爆薬の場合における爆薬の装填方法は、爆薬装填装置の収納タンク中に爆薬充填物を投入後、移送ポンプで爆薬充填物の容器を破壊し、ウォーターインジェクションシステムで容器の一部を水に溶解させながら穿孔内にエマルション爆薬を装填する方法である。
また、爆薬充填物がエマルション爆薬中間体の場合における爆薬の装填方法は、爆薬装填装置の収納タンク中に爆薬充填物を投入後、移送ポンプで爆薬充填物の容器を破壊すると同時にエマルション爆薬中間体内に微小空隙を持たせながら、または持たせた後で、ウォーターインジェクションシステムで容器の一部を水に溶解させながら穿孔内にエマルション爆薬を装填する方法である。
いずれの場合においても、水溶性の容器に収納された爆薬充填物は、前記爆薬装填装置のタンク１に所定量、水溶性の容器から取り出されることなく、爆薬充填物がそのまま投入される。したがって、投入者の手を汚すこともなく簡単に短時間で投入することができる。
【００１９】
投入された水溶性の容器に収納された爆薬は、モーノポンプなどにより装填ホース側へ送られる時に容器が破壊される。その際、容器にポリエチレンなどの水に不溶な材質を用いた場合、破壊された容器が装填ホース内で閉塞する可能性があるため、好ましくない。容器に水溶性の材質を用いた場合、途中でホース内表面に水が供給されるシステム、いわゆるウォーターインジェクションシステムにより、破壊された容器が水に溶解するため、装填ホースや穿孔内で詰まったりすることなく、エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体とともに穿孔に装填されるので好ましい方法である。
ここで、ホース内に供給される水は、通常の水以外に、酸化剤を溶解した水溶液であってもよい。
また、水の供給量は包装袋などの水に対する溶解速度や、エマルション爆薬またはエマルション爆薬中間体の粘度やホースの材質、形状、長さなどに応じて適宜決めることができる。
【実施例】
【００２０】
実施例１
硝酸アンモニウム６１重量部、硝酸ナトリウム１０重量部および水１８重量部からなる７０℃の酸化剤水溶液を、予め７０℃に加温溶融されたソルビタンモノオレエート２重量部と石油精製鉱油４重量部との混合物に少量づつ加えて、油中水型のエマルション爆薬中間体を得た。
この油中水型のエマルション爆薬中間体にガラスマイクロバルーン（住友スリーエム（株）製、商品名：Ｋ−２５）５重量部を加えて混和して油中水型のエマルション爆薬を得た。
この油中水型のエマルション爆薬１０ｋｇをポリビニルアルコールが主成分である水溶性の包装袋（アイセロ化学（株）製、商品名：ソルブロン、縦／横＝５０／４５ｃｍ、厚さ７５μｍ）に入れた後、それを外装としての段ボール箱中に収納した。
【００２１】
次に、それを爆薬装填装置のタンク上部にある投入口より袋ごとタンク内に投入した。
表１中の投入時間は、タンクに投入する油中水型のエマルション爆薬の総量が１００ｋｇとなるまで投入するのに要した時間である。即ち、油中水型エマルション爆薬を収納している段ボール箱を開いて、爆薬充填物を取り出し、爆薬装填装置のタンク上部にある投入口より投入する一連の作業を１０回繰り返した時間の総計として計測した。
また、爆薬充填物をタンク内に投入後、爆薬装填装置を運転して装填ホースより穿孔を模擬した透明アクリルパイプ中に油中水型のエマルション爆薬を毎分１５ｋｇの速度で装薬した。この際の油中水型のエマルション爆薬の状態および排出性を観察した。爆薬装填装置を運転するにあたってはウォーターインジェクションシステムを稼働させ、後述する図１に示す水の貯留槽より、爆薬の単位時間当たりの送薬重量（毎分１５ｋｇ）の約１３％に当たる毎分２ｋｇの速度で装填ホース内に水を注入した。
また、爆薬の状態と爆薬の排出性に関しては次のような評価基準で判断した。
爆薬の状態は、爆薬表面にツヤがあり流動性を保持している場合を「良」とし、エマルション構造の破壊による爆薬の結晶化などが観察される場合を「悪」とした。
また、爆薬の排出性は、爆薬装填装置の装填ポンプ圧が、後述する比較例１で観測される値と同程度の場合を「良」とし、ホース内の爆薬の流動性低下などにより装填ポンプ圧が高くなった場合を「悪」とした。
次に、装填ホースより排出された油中水型エマルション爆薬をＪＩＳ−Ｋ−４８１０に規定する試験方法に従ってＳＧＰ３２Ａ鋼管に充填し、ブースターとして日本油脂（株）製の含水爆薬（商品名：ハイジェックス）５０ｇを用いて起爆し、イオンギャップ法により爆轟速度を測定した。
これら一連の結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
2005249280.tif 000002
【００２３】
比較例１
実施例１と同じ油中水型のエマルション爆薬を、ポリエチレン／ナイロン／ポリエチレンの３層構造の包装袋（縦／横＝６５／５５ｃｍ）に２０ｋｇ入れた後、それを外装としての段ボール箱中に収納した。
次に、爆薬装填装置のタンク上部にある投入口より油中水型のエマルション爆薬をタンク内に入れた。
表１中の投入時間は、タンク内に入れた油中水型のエマルション爆薬の総量が１００ｋｇとなるまで投入するのに要した時間である。即ち、爆薬装填装置のタンク上部にある投入口から、一人が爆薬の入った包装袋を吊し、もう一人が包装袋を絞って排出する一連の作業を５回繰り返した時間の総計として計測した。
さらに、油中水型エマルション爆薬投入後の各包装袋に残った付着薬の合計量を測定した。
また、実施例１と同じ爆薬装填装置、ウォーターインジェクションシステムおよび透明アクリルパイプを用いて、油中水型のエマルション爆薬の状態および排出性を実施例１と同一基準で観察した。
さらに、実施例１と同様の方法で爆轟速度を測定した。
これら一連の結果を表１に示す。
【００２４】
以上の実施例と比較例の結果から、実施例１の場合、爆薬の投入作業は非常に簡便であり、投入の際、爆薬が手に付着することもなく、また容器に付着薬が残ることもなかった。さらに、投入作業は１人で行うことが可能であり、また投入に要する時間も非常に短時間であった。
また、爆薬装填装置から排出された爆薬の状態および爆薬装填装置からの爆薬の排出性については良好であった。
さらに、装填された爆薬は、紙筒で包装された、いわゆるカートリッジタイプの油中水型エマルション爆薬を用いたブースター起爆により正常な発破を行うことができた。
これに対し比較例１の場合、爆薬の投入のため容器（包装袋）を絞った際に手に爆薬が付着し、また容器に付着薬の残ることが確認された。さらに、投入作業は２人の人員を必要とし、作業に要する時間も長く、非常に煩雑であった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】爆薬装填装置の概略を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
１：タンク、２：モーノポンプ、３：水の貯留槽、４：装填ホース。
【図１】
2005249280.tif 000003