(57)【要約】【課題】発破作業における爆薬の装填時間の短縮及び作業効率を向上させる。【解決手段】爆薬を、爆薬装填機を使用して発破孔に装填する際に、爆薬装填を装填するのと同時に無機質中空体または有機質中空体のような爆薬の威力を調整できる物質（威力調整剤）を装填することを特徴とする爆薬装填方法及び爆薬容器、装薬ホース、爆薬供給装置から構成される爆薬装填機であって、爆薬容器とは別に威力調整剤を供給するための容器及び供給装置を有する爆薬装填機。【特許請求の範囲】
【請求項１】
爆薬を、爆薬装填機を使用して発破孔に装填する際に、爆薬を装填するのと同時に爆薬の威力を調整できる物質（威力調整剤）を装填することを特徴とする爆薬装填方法。
【請求項２】
威力調整剤が、無機質中空体または有機質中空体である請求項１記載の爆薬装填方法。
【請求項３】
爆薬が、油中水滴型エマルション爆薬を一粒当たりの平均重量が０．０３〜５ｇの粒状体に成型した粒状爆薬である請求項１または２記載の爆薬装填方法。
【請求項４】
爆薬が、硝安油剤爆薬である請求項1または２記載の爆薬装填方法。
【請求項５】
爆薬容器、装薬ホース及び爆薬供給装置から構成される爆薬装填機であって、爆薬容器とは別に威力調整剤を供給するための容器及び供給装置を有する爆薬装填機。
【請求項６】
爆薬装填機が空気装填機である請求項５記載の爆薬装填機。
【請求項７】
圧力容器を有する請求項６記載の爆薬装填機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は爆薬装填機及び爆薬装填方法に関する。更に詳しくは隧道掘進、採石、採鉱等の産業用爆薬発破作業に利用される産業用爆薬の機械装填機及び装填方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの壁面や露天採掘切羽の斜面など壁面の保持を必要とする場合や、余掘りの防止などを目的とした制御発破が行われている。制御発破とは、例えば壁面の岩盤に影響が及ばないような発破を行い、目的とした部分だけを破壊する方法で、爆発によって生ずる力を破壊してしまう岩盤の方にだけ作用させ、破壊しないでおきたい岩盤へは力が向かないように発破の力を制御しようとする発破方法である。
【０００３】
また最近では発破孔内への装薬量を減少させたり、爆薬組成物自体の爆力を低下させたりすることで、発破時に発生する振動や騒音の低減や、破砕岩石の大きさを調整することなどを目的とした制御発破も実施されている。
【０００４】
このような制御発破は、例えばデカップリング効果を求めるために大きい発破孔に細径の爆薬等を用いて行われることなどが知られている。この発破の際に使用される爆薬は通常の発破に用いられる爆薬とは異なり、薬径が小さく、爆速も比重も低いが伝爆性が良いといった特殊な爆薬が使用されており、一回の発破において数種類の爆薬を使い分ける必要があり、爆薬の装填作業がきわめて煩雑となり作業効率が良いとは言い難いのが現状である。
【０００５】
このため、容易に制御発破を行うことができる爆薬が要望されている。これらの問題を解決する爆薬として、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４に記載された、従来の硝安油剤爆薬（以下、ＡＮＦＯ爆薬と呼ぶ）に軽量化剤を添加して爆薬比重を下げ、威力を抑えた爆薬などの開発が進められている。
【０００６】
しかしながら上記の爆薬は、発破時に生じる振動・騒音の低減を主目的に開発された爆薬で、製造の段階で爆薬比重が決まっており、発破現場で臨機応変に装填比重の調整、すなわち爆薬の威力を制御することは難しく、プレスプリッティングやスムースブラスティングなどの制御発破に単純に応用することは困難であり、状況に応じて爆薬種を使い分ける必要性がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２６８７７号公報（２−３頁）
【特許文献２】特開２００１−１８１０８１号公報（２−３頁）
【特許文献３】特開２００２−１５４８８９号公報（２−３頁）
【特許文献４】特開２００２−１７３３８９号公報（２−３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、発破作業における爆薬の装填時間の短縮、装填作業効率の向上が可能な爆薬装填機及び爆薬装填方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、このような課題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成させたものである。
すなわち本発明は、
（１）爆薬を、爆薬装填機を使用して発破孔に装填する際に、爆薬を装填するのと同時に爆薬の威力を調整できる物質（威力調整剤）を装填することを特徴とする爆薬装填方法、
（２）威力調整剤が、無機質中空体または有機質中空体である上記（１）記載の爆薬装填方法、
（３）爆薬が、油中水滴型エマルション爆薬を一粒当たりの平均重量が０．０３〜５ｇの粒状体に成型した粒状爆薬である上記（１）または（２）記載の爆薬装填方法、
（４）爆薬が、硝安油剤爆薬である上記（1）または（２）記載の爆薬装填方法、
（５）爆薬容器、装薬ホース、爆薬供給装置から構成される爆薬装填機であって、爆薬容器とは別に威力調整剤を供給するための容器及び供給装置を有する爆薬装填機、
（６）爆薬装填機が空気装填機である上記（５）記載の爆薬装填機、
（７）圧力容器を有する上記（６）記載の爆薬装填機、
に関する。
【発明の効果】
【００１０】
機械装填可能な爆薬と威力調整剤を同時に発破孔に装薬することで、発破孔内の装填比重を任意に調整、すなわち威力を制御することが可能となり、制御発破を一つの爆薬種で実施することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の爆薬装填方法は、爆薬装填と同時に爆薬の威力を調整できる物質（威力調整剤）を装填する。装填する爆薬は、粒状を呈しており機械装填が可能であればどのような爆薬でも使用できる。例えば、通常知られている油中水滴型エマルション爆薬を成型した粒状爆薬や硝安油剤爆薬（以下、ＡＮＦＯ爆薬）等が挙げられる。
【００１２】
油中水滴型エマルション爆薬を粒状に成型した粒状爆薬は、例えば次のようにして製造される。硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム等の酸化剤を約８５〜９５℃の水に溶解させ酸化剤水溶液を得る。次いで約８５〜９５℃に加熱された軽油、灯油、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の油類とソルビタン脂肪酸エステル等の乳化剤の混合物に、十分撹拌しながら前述の酸化剤水溶液を徐々に添加する。できあがった油中水滴型エマルションにガラスマイクロバルーン、シラスバルーン等の微小中空体、必要に応じて他の添加剤を加えて、捏和機で混合し、油中水滴型エマルション爆薬を得る。また、混合の際にエチレン酢酸ビニル共重合体のような樹脂を添加してもよい。次いでこの油中水滴型エマルション爆薬を押し出し成型機等で成型する。爆薬の形状については取り扱いやすい粒状であれば特に限定されるものではなく、球状、円柱、円盤状、角柱状等いずれでもよく、成型に使用する成型機によって任意な形に成型される。爆薬は、一粒当たりの平均重量が０．０３〜５ｇに成型するのが好ましく、その大きさは、形状により異なり一概には言えないが円柱状の場合、通常直径３〜１０ｍｍ、長さ５〜１５ｍｍ程度が好ましい。また、成型された爆薬に炭酸カルシウム、タルク等の付着防止剤をまぶしてもよい。
【００１３】
また、ＡＮＦＯ爆薬としては、ポーラスプリル硝安と軽油等の燃料油を撹拌、混合して得られる通常のＡＮＦＯ爆薬が使用可能である。
【００１４】
本発明に使用される威力調整剤は、爆薬の性能、伝爆性を著しく阻害せず、威力を調整できる物質であればどのようなものでも使用できる。例えば、シラスバルーン、パーライトなどの無機質中空体、発泡スチロール、樹脂バルーンなどの有機質中空体などが挙げられる。しかしながら、反応性を有するもの、即ち爆発の際の熱で容易に分解してＮＯｘをやＣＯｘやシアン等の有毒なガスを発生する可能性が有るものは環境上好ましくないため、不活性物質を使用することが好ましい。威力調整剤の添加量は用いる爆薬及び威力調整剤の嵩比重により変化するため一概には言えないが、発破孔内の爆薬占有率が３５体積％以下になると伝爆不良を起こす可能性があるので、３５体積％を超える量、好ましくは４０体積％以上、更に好ましくは４５体積％以上になるような比率で添加される。
威力調整剤は、後述するような爆薬装填機で装填時に爆薬と混合されながら装填されてもよいし、爆薬を装填するのとは別に設けた装填機（例えば空気圧送装置、供給容器及び装填ホースを備えた装填機）で装填されてもよい。
【００１５】
以下、本発明の爆薬装填機につき詳述する。
本発明の爆薬装填機は、爆薬を入れる容器、装薬ホース、爆薬供給装置、威力調整剤の供給容器及びその供給装置から構成されていれば、どのような形態のものでも構わない。例えば、圧力容器、装薬ホース、空気圧送装置から構成されるＡＮＦＯ装填機に別途威力調整剤の供給容器及び供給装置を取り付けた形態のものなどが挙げられる。
【００１６】
威力調整剤の供給容器及び供給装置は、用いる威力調整剤の種類によって適するものが選ばれる。例えば、シラスバルーンなどの無機質中空体を圧力容器及び空気圧送装置から構成された装置を用い圧縮空気により装填するシステムや、樹脂バルーンのような有機質中空体をオートフィーダー等で装填するシステムなどが挙げられる。
【００１７】
本発明の爆薬装填機は、威力調整剤と爆薬が発破孔に同時に装填できれば、どのような形態のものでも構わない。例えば、爆薬容器と威力調整剤供給容器を爆薬容器下部の出口で接続し、爆薬と威力調整剤の混合物を圧縮空気で装填する形態や、爆薬容器及び威力調整剤供給容器から独立した装薬ホースを設け、発破孔内で同時に装填する形態などが挙げられる。
【００１８】
本発明の爆薬装填機は、爆薬及び威力調整剤を圧縮空気で装填する空気圧送装置を備えた空気装填機の形態が好ましい。この場合、爆薬を入れる容器と装薬ホースの接続部付近に、圧力容器からの圧縮空気とは別に、装薬ホースに圧縮空気を送る構造をもつものが好ましい。例えば、圧力容器と装薬ホースの接続部に２重管を使用し、２重管の内側には圧力容器からの爆薬、外側には圧縮空気を同時に送るような構造を有するものが挙げられる。圧力容器からの圧縮空気のみでの爆薬の輸送では、装薬ホース内を爆薬で閉塞するという問題が生じる場合がある。しかし、圧力容器とは別系統の圧縮空気を装薬ホース内に送ることで、装薬ホース内の爆薬の占有比率を下げて爆薬を輸送することが可能であり、ホース内を爆薬で閉塞するという問題を解消できる。
【００１９】
本発明に使用される装薬ホースは、発破孔の径によって選択される。装薬ホースの発破孔に挿入される箇所の外径は、発破孔の孔荒れ等の影響を受けずに挿入するために、発破孔径の９５％以下、好ましくは８５％以下、更に好ましくは８０％以下のものが使用される。発破孔に挿入される箇所以外には径の大きなホースを使用し、内径が２種類以上のホースを接続することが可能である。
【実施例】
【００２０】
以下に本発明を、実施例を挙げて更に詳しく説明するが、本発明がこれらの実施例に限定されるのもではない。
【００２１】
実施例１
硝酸アンモニウム７４．８重量部、硝酸ナトリウム４．８重量部、水１０．５重量部からなる９０℃の酸化剤水溶液を、マイクロクリスタリンワックス１．９重量部、エチレン酢酸ビニルコポリマー（東ソー（株）社製、商品名：ウルトラセン７２７）０．８重量部、ソルビタンモノオレエート２．９重量部の混合物に加え、十分撹拌混合して油中水滴型エマルションを得た。これに微小中空粒子としてガラスマイクロバルーン３．８重量部を加えて撹拌混合し、油中水滴型エマルション爆薬を得た。このエマルション爆薬の比重は１．１８８ｇ／ｃｃであった。この油中水滴型エマルション爆薬をダイスが５ｍｍ径の押出し成型機で成型し、６ｍｍの長さになるようにナイフで切断した後、タルク１．０重量部を加えて混合し、爆薬を得た。
この爆薬を使用し、爆薬の供給量を１５ｋｇ／ｍｉｎ．（圧力容器内の圧力：０．２ＭＰａ、別系統の圧縮空気の圧力：０．２ＭＰａ）に設定し、外径２９ｍｍ、内径２４ｍｍ、長さ３０ｍの装薬ホースを接続した空気装填機及び、嵩比重０．１８ｇ／ｃｃのシラスバルーンの供給量を５ｋｇ／ｍｉｎ．に設定し、外径１９ｍｍ、内径１３ｍｍ、長さ３０ｍの装薬ホースを接続した威力調整剤用の空気装填機のそれぞれからの装薬ホースを、内径５２．９ｍｍ、長さ１ｍの鋼管に挿入し、同時に装薬して爆轟速度の測定を実施した。
【００２２】
実施例２
実施例１と同じ爆薬を使用し、この爆薬の供給量を１５ｋｇ／ｍｉｎ．（圧力容器内の圧力：０．２ＭＰａ、別系統の圧縮空気の圧力：０．２ＭＰａ）に設定した爆薬容器と嵩比重０．１８ｇ／ｃｃのシラスバルーンの供給量を５ｋｇ／ｍｉｎ．に設定した威力調整剤用圧力容器（威力調整剤供給容器）を爆薬容器下部の出口で接続し、爆薬と威力調整剤の混合物を内径２４ｍｍ、外径２９ｍｍ、長さ３０ｍの装薬ホースを用いて内径５２．９ｍｍ、長さ１ｍの鋼管に装薬し、爆轟速度の測定を実施した。
【００２３】
実施例３
ＡＮＦＯ爆薬（日本化薬株式会社製ANFO(H)；嵩比重：０．８５ｇ／ｃｃ）の供給量を２０ｋｇ／ｍｉｎ．（圧力容器内の圧力：０．２ＭＰａ、別系統の圧縮空気の圧力：０．２ＭＰａ）に設定した外径２９ｍｍ、内径２４ｍｍ、長さ３０ｍの装薬ホースを接続した空気装填機及び嵩比重０．１８ｇ／ｃｃのシラスバルーンの供給量を５ｋｇ／ｍｉｎ．に設定し、外径１９ｍｍ、内径１３ｍｍ、長さ３０ｍの装薬ホースを接続した威力調整剤用の空気装填機のそれぞれからの装薬ホースを、内径５２．９ｍｍ、長さ１ｍの鋼管に挿入し、同時に装薬して爆轟速度の測定を実施した。
【００２４】
比較例１
直径が５ｍｍ、長さが６ｍｍに成型された油中水滴型エマルション爆薬（嵩比重：０．６５ｇ／ｃｃ）の供給量を１５ｋｇ／ｍｉｎ．（圧力容器内の圧力：０．２ＭＰａ、別系統の圧縮空気の圧力：０．２ＭＰａ）に設定し、外径２９ｍｍ、内径２４ｍｍ、長さ３０ｍの装薬ホースを接続した空気装填機を用いて、内径５２．９ｍｍ、長さ１ｍの鋼管に挿入し、装薬して爆轟速度の測定を実施した。
【００２５】
比較例２
ＡＮＦＯ爆薬（日本化薬株式会社製ANFO(H)；嵩比重：０．８５ｇ／ｃｃ）の供給量を２０ｋｇ／ｍｉｎ．（圧力容器内の圧力：０．２ＭＰａ、別系統の圧縮空気の圧力：０．２ＭＰａ）に設定した外径２９ｍｍ、内径２４ｍｍ、長さ３０ｍの装薬ホースを接続した空気装填機を用いて、内径５２．９ｍｍ、長さ１ｍの鋼管に挿入し、装薬して爆轟速度の測定を実施した。
【００２６】
表１に実施例１、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２の爆轟速度、発破孔内における爆薬占有率を示す。
【００２７】
表１から爆薬と威力調整剤を機械装填機で同時に装薬することで、爆薬の発破孔中の占有率、すなわち装薬比重を変えることで爆轟速度の調整が可能であり、任意に爆薬の威力を制御することが可能であることが明白である。
【００２８】
表１
実施例１    実施例２    実施例３      比較例１      比較例２
爆轟速度        ２４８７    ２５５０    ２２３４      ３４４０      ２８７４
（ｍ／ｓ）
爆薬占有率      ４５．３    ４５．０    ５８．５    １００．０    １００．０
（体積％）