(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に水平な穿孔に塊状の爆薬を、穿孔をその径に関して完全に満たすことに対応する装填密度より小さい装填密度で装填する方法であって、
ａ）発破域の少なくとも１個の穿孔内に、末端開口を有する装填ホースを導入し、
ｂ）ポンプ輸送可能な粘着塊状爆薬を、前記ホースの末端開口から妨げることなく流出させて、単に流出する爆薬の量によって断面積が決まる粘着爆薬ストリングとして穿孔に入れるように、前記装填ホースを介して制御した速度でポンプにより送り込み、
ｃ）爆薬の前記送り込みと同時にホースを制御した速度で引き戻し、
ｄ）爆薬送り込み及びホース引き戻しの速度を、ホースの末端開口から出る前記粘着爆薬ストリングが穿孔をその径に関して部分的にしか満たさないように調節する
ことを特徴とする、穿孔に爆薬を装填する方法。
【請求項２】
ホースから出てくる爆薬ストリングの横断面積が穿孔の長さの相当部分にわたって穿孔の横断面積の１０〜９０％、好ましくは２０〜８０％であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
爆薬送り込み及びホース引き戻しの速度を、爆薬ストリングの横断面積が穿孔の全長にわたって変化するように調節することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
爆薬ストリングの横断面積が穿孔の開口に向かって減小することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
爆薬送り込み及びホース引き戻しの速度を、爆薬ストリングの横断面積が穿孔の長さの相当部分にわたって実質的に一定となるように調節することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ホース引き戻し速度を実質的に一定とすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
穿孔内に点火手段を導入することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
点火手段を穿孔の最奥部付近に配置すること、並びに爆薬送り込み及びホース引き戻しの速度を、点火手段の位置での爆薬量が穿孔の長さの大部分での爆薬ストリング量に比べて過剰となるように調節することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ホースの引き戻しを爆薬送り込みの開始後に遅れて開始することによって前記過剰量を実現することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ポンプ輸送可能な粘着爆薬をスラリー爆薬、油中水型エマルジョン爆薬、及びこれらと固体酸化剤塩との混合物の中から選択することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ポンプ輸送可能な粘着爆薬が鋭感剤として微小球を含有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ポンプ輸送可能な粘着爆薬が鋭感剤としてガス発生剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ホースから出てくる爆薬ストリング中のガス発生剤が穿孔内で更に反応して発泡することにより爆薬ストリングを半径方向に膨張させることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
半径方向に膨張した爆薬ストリングが実質的に穿孔の横断面を満たすことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
発破域の２個または数個の異なる穿孔に、爆薬ストリングの横断面積対穿孔の横断面積の比が異なるように装薬することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１個の穿孔に穿孔の横断面を満たす爆薬ストリングを装填することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
穿孔の直径が２５〜１５０ｍｍ（１〜６インチ）、好ましくは３６〜１００ｍｍ（１．５〜４インチ）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
爆薬ストリングの横断面積が１〜２０ｃｍ２であるか、または好ましく２〜１５ｃｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
爆薬ストリングの爆速が５００〜３５００ｍ／秒、好ましくは１０００〜２５００ｍ／秒であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
爆薬の単位穿孔長当たりの体積を制御して穿孔に爆薬を装填する装置であって、
ａ）ポンプ輸送可能な粘着塊状爆薬（３２）を収容する容器（３１）と、
ｂ）穿孔への挿入に適しており、爆薬を妨げることなく単に流出する爆薬の量によって断面積が決まる粘着爆薬ストリングとして穿孔内に排出するように構成された末端開口を有する、装填ホース（４５）と、
ｃ）前記容器を前記ホースに接続する導管（３８）と、
ｄ）爆薬を制御された速度で前記容器から前記導管及びホースを経て移動させるポンプ輸送手段（３３、３４）と、
ｅ）制御された速度でのホースの前進及び引き戻しを可能にするホース移動手段（４４、４８）と、
ｆ）爆薬送り込み速度とホース引き戻し速度との比率を、ホースの末端開口から出る前記粘着爆薬ストリングが穿孔をその径に関して部分的にしか満たさないように設定する調節手段（３４、４８）と
を備えたことを特徴とする、穿孔に爆薬を装填する装置。
【請求項２１】
ポンプ輸送手段が前記導管に挿入もしくは設置されたポンプ（３３）を備えたことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
ガス発生剤（３５）のための前記導管への導入部（３７）を備えたことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
爆薬流動方向においてガス発生剤のための導入部の先で導管に挿入された静的混合機（３９）を備えたことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
潤滑液（４１）のための導入部を含み、前記導入部の末端は前記導管の管路を囲繞する環状チャンバ（４２）を構成しており、環状チャンバは中央に供給される爆薬の周囲に液体のリングを形成するための、前記管路に向かって開いたリング形開口部（４３）を有することを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
ホース移動手段が装填ホースの巻（４６）を受容する案内手段（４７、４９）を自身の周縁部に具備したワインダもしくはリール（４４）と、ワインダを制御された速度でホースを穿孔からワインダの方へ引き戻す方向へ回転させる駆動手段（４８）とを含むことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２６】
ホース移動手段がホースをワインダの回転下に手動で繰り出すことを可能にする切り離し手段を含むことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
案内手段が繰り出し点（５０）以外でワインダ上のホースの巻が半径方向に広がるのを防止する制限手段（４９）を含むことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
ホース移動手段が間にホースの一部を把持する互いに対向した複数のホイールまたはベルトと、ホースを少なくとも引き戻し方向へ移動し得る、前記対向したホイールまたはベルトの少なくとも一つと結合された駆動手段とを含むことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２９】
調節手段（３４、４８）が爆薬送り込み速度及び／またはホース引き戻し速度を変更する手段を含むことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、実質的に水平な穿孔に爆薬を、塊状の爆薬で穿孔をその径に関して完全に満たす場合に対応する装填密度より小さい装填密度で装填する方法に係わる。本発明はまた、穿孔に爆薬を、爆薬の単位穿孔長当たりの体積を制御して装填する装置にも係わる。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
多くの発破用途において、比較的小さくかつ可変の嵩密度で爆薬を装填する装填方法を用いることが望ましい。トンネルもしくは坑道の掘削では、輪郭孔を慎重に発破することにより実質的に損傷されない岩面が得られ、ボルト留め、セメント吹き付け、コンクリート補強等のような後からの修理及び支持作業を行なう必要性が著しく減少し、また最終的なプロフィールが設計寸法どおりとなる。坑内採掘及びストープ採掘においても、もしくは微粉の生成を何等かの後処理要件に合致するように制限するためにも同様の考慮が為され得る。
【０００３】
平滑な破砕面を得るために狭い間隔で配置した多数の小穿孔を用いることが可能であるが、この方法は実際的かつ経済的な理由によって制限され、慎重な発破は通常、大きめの穿孔に小直径の薬包や爆薬管を部分的に装填することによって行なわれている。別の方法では、空間的に分離され、かつ個々に点火される複数のデッキ装填爆薬を穿孔内に一定間隔で配置する。これらの方法では労力にも設備にも経費が掛かる。しばしば問題となるのが装薬のばらつき、及び爆薬と岩石との制御されない結合である。或る種の爆薬に関しては、自由空気チャネル内を先行する衝撃波からの予圧縮に起因すると推定される爆発事故も発生している。装填爆薬と同心のシェルやスペーサを導入することによって位置決めは改善されたが、コストが上昇し、かつ装薬手順が複雑化した。
【０００４】
比較的太い穿孔を用い、爆薬は大量に装填し、しかも発破を慎重に行なうという一般的傾向に沿うべく、軽量多孔質物質と混合されたＡＮＦＯなどの、エネルギ集中度の著しく低い塊状爆薬が開発されている。太い掘削孔を爆薬で完全に満たすことはエネルギの低下を厳重に要求し、爆薬はしばしばその爆発限界に近付く。包装製品に関連して先に述べた位置決めの問題は塊状爆薬では回避されるが、岩面への結合がより強度となり、発破結果は爆薬中に存在する任意の異種物質に甚だしく依存する。これらの問題は、用いる爆薬の粉砕されやすい性質によって助長される。エネルギを低下させるのに普通用いられる軽量物質は、より重い標準的な爆薬成分と容易に混合されない。完全な混合を確実にするべく製造時に取られる予防措置は十分でなく、なぜなら諸成分は運搬及び装填作業の間に分離する傾向を有するからである。米国特許第４，９９５，９２５号に、この種の組成物で分離の問題がそれ自体制御された優れた組成物が開示されている。しかし、エネルギを低下させた爆薬を充填された穿孔に関する一般的な問題は解決されておらず、また前記のような爆薬によって満たされる多威力要求に対してただ１種の爆薬組成物を用いる必要性も存在しない。
【０００５】
米国特許第５，１０５，７４３号には、標準的な吹き込み可能爆薬を用いて穿孔を部分的に満たす方法が開示されている。この方法は粒状の吹き込み可能爆薬に限定され、ポンプ輸送可能な爆薬が必要とされる場合に例えば湿潤環境または他の状況の下で限定的に適用される。この方法では異なる穿孔直径のために異なる工具が必要であり、また爆薬量が穿孔沿いに不均一となる。
【０００６】
粒状爆薬とは異なり、粒径の小さい粘着性のポンプ輸送可能爆薬は爆発伝播の問題を被りやすい。適正な爆発の下で、ポンプ輸送可能爆薬は自由であっても完全に閉じ込められていても高い爆速を維持する傾向に有り、このことは慎重な発破の必要性と必ずしも両立しない。
【０００７】
本発明は、ポンプ輸送可能な爆薬を比較的少量穿孔に装填してこれを発破する方法及び装置を提供することを目的とする。本発明はまた、上記のような方法及び装置で慎重な発破に適したものの提供も目的とする。本発明は、ポンプ輸送可能な爆薬を、発破の際の様々な穿孔側必要条件に合わせて容易に変更される比装填量で装填することを可能にする方法及び装置を提供することも目的とする。本発明は、実質的に同じ爆薬を上記のように様々に装填することの実現も目的とする。更に本発明は、上述の諸目的を穿孔寸法からきわめて独立に達成することを目的とする。最後に、上述の諸目的を様々なポンプ輸送可能爆薬に関して、それぞれの爆薬のエネルギ低下の可能性を最適に利用しつつ達成することも本発明の目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はその一構成において、実質的に水平な穿孔に塊状の爆薬を、穿孔をその径に関して完全に満たす場合に対応する装填密度より小さい装填密度で装填する方法を提供し、この方法は、発破域の少なくとも１個の穿孔内に、末端開口を有する装填ホースを導入すること、前記装填ホースを介して、ポンプ輸送可能な粘着（ｃｏｈｅｓｉｖｅ，ｃｏｈｅｒｅｎｔ）塊状爆薬を制御した速度でポンプにより送り込むこと、爆薬の送り込みと同時にホースを制御した速度で引き戻すこと、並びに爆薬送り込み及びホース引き戻しの速度を、粘着爆薬ストリングがホースの末端開口から出て形成されるように調節し、その際ホースから出てくる爆薬ストリングは穿孔をその径に関して部分的にしか満たさないことを含む。
【０００９】
本発明はその別の一構成において、爆薬の単位穿孔長当たりの体積を制御して穿孔に爆薬を装填する装置を提供し、この装置は、ポンプ輸送可能な粘着塊状爆薬を収容する容器と、穿孔への挿入に適した装填ホースと、前記容器を前記ホースに接続する導管と、爆薬を制御された速度で前記容器から前記導管及びホースを経て移動させるポンプ輸送手段と、制御された速度でのホースの前進及び引き戻しを可能にするホース移動手段と、爆薬送り込み速度とホース引き戻し速度との比率を設定する調節手段とを備えている。
【００１０】
穿孔をその径に関して部分的にしか満たさないポンプ輸送可能爆薬のストリングを形成することによって、本発明の目的の幾つかが達成される。爆薬自体が対応する問題を有しつつ高度に稀釈される必要は無く、エネルギの低下は爆薬量及びストリング寸法によって実現される。比装填量が可変となり、特にフルパワーの塊状爆薬を用いて幾つかの穿孔の全体に装薬することも可能となる。しかし、最も顕著な利点は細い爆薬ストリングを用いる慎重な発破において得られる。ポンプ輸送可能な塊状爆薬のストリングは穿孔壁及びスペーサと結合せず、高い爆速を有する自由な爆薬及び閉じ込められた爆薬のいずれとしても振る舞わないことが判明した。この爆薬ストリングは著しく低い爆速と、著しく僅かな衝撃発生との下に爆発し、慎重な発破の必要条件に完璧に合致する。これまで概説した本発明の装薬方法、及び得られる爆発機構は従来の経験に反して、細い爆薬ストリングにおいても安定で乱されない爆発を実現する。本発明の方法はきわめて様々なポンプ輸送可能な塊状爆薬に適応し、例えば威力、耐水性、感度等に関して個々の発破環境にとって適正な爆薬を選択することを可能にする。本発明の方法は、微小球で感度を高めた爆薬にもガスを発生させた爆薬にも適合可能である。ガス発生タイプの爆薬にとっては、該爆薬を後発泡によって半径方向のフリースペース内へと、軸線方向移動を伴わずに進入させ、それによって感度を更に高め、またはストリングの臨界爆発寸法を更に減小させ得ることが場合により有益であり得る。本発明の方法は爆薬自体を覆う補助装置を必要としない。本発明の装置は、上述の諸利点を有する本発明の装薬方法の重要部分実施のための基本構造体を構成する。
【００１１】
本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【００１２】
穿孔をその径に関して部分的にしか満たさない粘着塊状爆薬ストリング（ｃｏｈｅｓｉｖｅ又はｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｂｕｌｋ  ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ  ｓｔｒｉｎｇ）を形成するという本発明の基本的特徴は、その中で前記ストリングが適正に配置され得、かつ発破開始まで保持され得るいかなる種類の穿孔に対しても用いることができる。好ましくは、本発明の方法は水平な穿孔または実質的に水平な穿孔に対して用いられ、その中で爆薬ストリングが安定に保持されるものであれば傾斜孔も含むと理解されるべきである。
【００１３】
ほとんどの爆薬はストリングが何箇所か中断していてもそれらの中断箇所を越えて反応を継続及び維持するのに十分なギャップ感度を有するが、形成される爆薬ストリングは比較的甚だしい括れや途切れを一切有せずに相当の長さにわたって実質的に粘着性であることが好ましい。僅かな不整は、問題ではなく、また穿孔壁の粗さその他の障害が存在するために或る程度不可避である。本発明の原理は、穿孔長の全部にわたるかまたは一部のみにわたる装薬に用い得る。通常、本発明による爆薬ストリングを穿孔長の大部分にわたって装填することが好ましい。
【００１４】
爆薬ストリングは、穿孔の全長にわたって体系的に変化する横断面積を有し得る。好ましい一変形例において上記面積は、穿孔の最奥部に他所より大量の爆薬が存在する必要性を満たすべく、穿孔奥部から穿孔の開口に向かって減小する。しかし大抵の用途では、爆薬ストリングの横断面積は実質的に一定であることが好ましい。
【００１５】
本発明方法の諸段階は、上述のような特性を有する爆薬ストリングをもたらすべく構成されている。装填ホースから爆薬を制御した速度でポンプにより送り込み、同時に装填ホースを制御した速度で引き戻すことによって穿孔にその底部もしくは最奥部から装薬する。爆薬送り込み速度とホース引き戻し速度とを相対的に調節することによって、所望量の爆薬ストリングをホース末端から押し出すことができる。上記速度は両方とも所与の時間にわたって変化して、ホースから出てくる爆薬の量を変化させ、または一定とし得るが、少なくとも一方の速度は一定に維持することが好ましい。横断面積が変化する爆薬ストリングを押し出す場合はホース引き戻し速度の方を一定に維持し、横断面積が一定の爆薬ストリングを押し出す場合は両速度を一定に維持することが好ましい。
【００１６】
穿孔の一部に本発明の爆薬ストリング以外のものを装填することも可能である。特に起爆装置及び／またはプライマーの形態の点火手段を穿孔の、通常は最奥部に配置する。安全な点火を確実にするためには、点火手段の周囲に過剰量の爆薬を用い、好ましくは点火手段が位置する穿孔部分をその径に関して完全に爆薬で満たすことが適当である。同様に、最も手前の穿孔部分には爆薬をより少量しか、または全く配置しなくともよい。過剰量の装填は、ホースの引き戻しを爆薬送り込みの開始より遅れて開始することによって実施し得、爆薬の送り込みをより低速で行なうかまたは中止すれば装填量は減少し得る。
【００１７】
部分装薬は穿孔の絶対直径からきわめて独立であり、本発明による爆薬ストリングの装填は広範な穿孔寸法に対して用いることができる。適当な穿孔直径を非限定的に示せば、２５〜１５０ｍｍ（１〜６インチ）、好ましくは３６〜１００ｍｍ（１．５〜４インチ）である。
【００１８】
粘稠な爆薬は、円柱形のストリングとして押し出さたとしても流動して穿孔の形状に適応し得る。従って、本明細書では部分装薬度を、ホースから出てくる爆薬ストリングの横断面積対穿孔の横断面積の比率として表わす。広い用途において、上記装薬度は１０〜９０％、好ましくは２０〜８０％である。
【００１９】
厳密な部分装薬度は、装填爆薬量を減少させる目的に依存する。最も好ましい用途である慎重な発破では、１０〜７５％、または好ましくは１５〜６０％などである比較的低い装薬度が選択されるべきである。装薬度が高すぎると装填爆薬量が十分減少せず、低すぎると破壊が不十分となる恐れが有る。絶対的には、爆薬ストリングの横断面積は１〜２０ｃｍ2、または好ましくは２〜１５ｃｍ2であり得る。
【００２０】
先に指摘したように、本発明による爆薬ストリングの部分的装填では爆速（ＶＯＤ）を、完全に閉じ込められた爆薬及び完全に自由な爆薬の両方において得られる爆速より著しく低くすることが好ましく、また慎重な発破ではそれが望ましい。上記のように低下させたＶＯＤは、同じ爆薬を同じ寸法のストリングに形成して地上で自由に爆発させた場合のＶＯＤの２５〜７５％、好ましくは３０〜６０％であり得る。穿孔に装填する爆薬ストリングは自由に爆発させるには細すぎるかもしれず、その場合は上記値を、自由に爆発し得る爆薬ストリングで最も細いものと比較するべきである。絶対的には、本発明の爆薬ストリングのＶＯＤは５００〜３５００ｍ／秒、好ましくは１０００〜２５００ｍ／秒であり得る。
【００２１】
本発明による部分装薬法の別の用途に、装填爆薬の威力を個々の穿孔の特定の必要性に適応させる、即ち輪郭孔に限らずドリフト孔及び生産孔の必要性にも適応させることが有る。この用途では比較的広い範囲の部分装薬度を用い得、特に２５〜９０％、好ましくは３０〜７５％などである比較的高い装薬度を用い得る。
【００２２】
本発明によれば、上述の用途のいずれかのための爆薬ストリングを少なくとも１個の穿孔に部分装填する。本発明の融通性を活用するためには、幾つかの穿孔、特に同一ラウンド内で発破するべき幾つかの穿孔に異なる装薬比で装薬することが好ましい。本発明の広さを完全に活用するべく、上記のような付加的穿孔のいずれかに完全に、即ち先に述べたように実質的に１００％装薬することは本発明の範囲内である。
【００２３】
異なる穿孔に対して、例えば異なる威力を有する異なる爆薬を用いることも本発明の範囲内であるが、本発明の融通性は同じ爆薬を２個以上の穿孔に対して様々な装薬比で用いた場合に最も良く活用される。
【００２４】
爆薬は、薬包や包装品の取り扱いが回避されるように塊状爆薬であるべきである。通常、穿孔内に装填された爆薬ストリングに沿って充填材やスペーサを用いるべきではない。爆薬は、粉末状または粒状爆薬とは対照的に流動性であるかまたは粘性であるべきであり、かつ流動相または粘性相が存在する任意固体の周囲に連続するという意味において粘着性であるべきであり、この粘着性はポンプ輸送の際にも、また爆薬がストリング状となった時にも認められるべきである。爆薬はポンプ輸送可能である、即ち圧力下に単一相として移動するべきであり、その粘度は、場合によっては液状潤滑剤（ｌｉｑｕｉｄ  ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ）と共に過大でない圧力損失下に装填ホースを通って移動するのに十分な程度に低くあるべきである。爆薬は、高温でもポンプ輸送可能であり得るが、周囲温度でポンプ輸送され得ることが好ましい。“リパンパブルズ（ｒｅｐｕｍｐａｂｌｅｓ）”と呼称される爆薬を用い得る。
【００２５】
爆薬は微小球によってか、物理的もしくは化学的ガス発生によってか、またはこれらの任意の組み合わせによって感度を高められ得る。微小球で感度を高められた爆薬はポンプ輸送によって不利に影響される恐れが有るが、ポンプ輸送後にストリング状となった時に体積が安定する。ガスを発生させた爆薬は、例えばポンプ輸送時に比較して感度を高めたり威力を更に減じたりするべく押し出し後に穿孔内で圧力解放によるか、または好ましくは化学反応の持続による後発泡を生起させる可能性を提示する。付加的な発泡は爆薬の密度を、ポンプ輸送可能な密度より好ましく低下させ得る。いずれの方法で感度を高められるにせよ、ポンプ輸送される爆薬は本発明の目的に適った爆薬を塊状としたものと看做されるべきである。
【００２６】
好ましい種類の爆薬はゲル爆薬、スラリー爆薬、及び特に油中水型（ｗａｔｅｒ−ｉｎ−ｏｉｌ  ｔｙｐｅ）エマルジョン爆薬（ｅｍｕｌｓｉｏｎ  ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ）であり、これらはいずれも場合によっては付加的な固体酸化剤塩を、当該爆薬の粘着性を損なわない量で伴う。これらの爆薬は総て特許文献に詳細に説明されている。
【００２７】
連続する燃料相と不連続の酸化剤相とを有するエマルジョン爆薬は好ましくは、容易にポンプ輸送可能であるように、実質的に総て油の燃料相を有するべきである。エマルジョンは、ボイドの無いマトリックスの密度より少なくとも１０％、好ましくは少なくとも１５％小さい密度を有するべきである。絶対的には、エマルジョンの密度は１．３ｇ／ｃｃを下回り得、好ましくは１．２５ｇ／ｃｃを下回り得る。下限はきわめてフレキシブルで、所望の威力低下の度合いに従属する。高エネルギ爆薬または微小球で感度を高めた爆薬の場合、密度の低下は通常４０％まで、好ましくは３０％までに制限され、即ちエマルジョンの密度は絶対的には０．８ｇ／ｃｃまたは０．９ｇ／ｃｃより大きい。ガスを発生させ、かつ後発泡を生起させたエマルジョンは更に小さい密度を有し得、密度の低下は５０％以上、更には６０％以上ともなり、即ち絶対密度は０．７ｇ／ｃｃ、更には０．５ｇ／ｃｃを下回る。
【００２８】
本発明の方法を実施し、穿孔に爆薬を、爆薬の単位穿孔長当たりの体積を制御して装填するのに適した装置は、爆薬のための容器、穿孔に挿入される装填ホース、及び前記容器とホースとを接続する導管を含むべきである。
【００２９】
導管は、ポンプ輸送可能な爆薬を制御された安定な体積比率で供給し得るポンプを含むべきであり、その際前記比率は好ましくは、様々な部分装薬度を可能にするべく変更され得るべきである。“モノポンプ”などの、流量変化の小さい容積式ポンプが用いられ得る。
【００３０】
爆薬に化学的にガスを発生させるべきである場合、導管は、通常液体であるガス発生剤のための導入部を含み得、場合によっては前記のようなガス発生剤のための容器、及びガス発生剤を導管内へと計量移動するポンプも含み得る。上記導入部の後段で導管内に、ガス発生剤を爆薬中に均等に配分する混合装置が存在するべきである。爆薬供給ポンプが混合装置として機能し得るが、このポンプはガス発生剤導入部の前段に配置し、好ましくは静的混合機である混合機はガス発生剤導入部の後段に挿入することが好ましい。極端な場合、混合機は装填ホースの端部に配置され得、その際場合によっては混合機は該混合機の直前に位置する導入部と接続された、装填ホースに平行な小管を具備する。
【００３１】
爆薬のポンプ輸送に必要な圧力を減少させるには、導管及びホースの内側面と爆薬との間に潤滑流体を導入する構成の実現が適当である。潤滑流体は水であり得るが、好ましくは爆薬自体の中に存在するのと同様の酸化塩の水溶液である。この構成は潤滑液のための導入部を含み得、この導入部の末端は上記導管の管路を囲繞する環形チャンバを構成し、環形チャンバは中央に供給される爆薬の周囲に液体のリングを形成する、前記管路に向かって開いたリング形開口部を有する。
【００３２】
上述の装置はホース移動手段を含むべきである。ホース移動手段は少なくとも、穿孔に挿入された装填ホースの前進を可能にするべきであり、制御された速度でのホースの引き戻しは駆動手段が行なう。ホース引き戻し速度は装薬作業の間可変であり得るが、好ましくは一定である。この速度は好ましくは調節可能である。駆動手段はホースの前進も適宜補助する。
【００３３】
上述の必要条件を満たすものであれば任意のタイプの移動手段が、本発明の目的に適って用いられ得る。そのような移動手段の或るものは、互いに対向して間にホースの一部を把持する複数のホイールまたはベルトと、ホースを少なくとも引き戻し方向へ移動し得る、前記ホイールまたはベルトの少なくとも１個と結合された駆動手段とを含む。このような装置の好ましい一例が、スウェーデン特許第８９０３１０１−７号（第４６５  ５６６号）に開示されている。この特許の装置はきわめてフレキシブルであり、送り速度の大幅な変化を前進方向でも後退方向でも可能にする。
【００３４】
別の好ましいタイプのホース移動手段は、装填ホースの巻を受容する案内手段を自身の周縁部に、好ましくは単層状に具備したワインダもしくはリールと、ワインダを制御された速度でホースを穿孔からワインダの方へ引き戻す方向へ回転する駆動手段とを含む。この装置は、ホースをワインダの回転下に手動で繰り出すことを可能にする切り離し手段を含み得る。上記案内手段は、繰り出し点以外でワインダ上のホースの巻が半径方向に広がるのを防止する制限手段を含み得、この手段によってホースはワインダ上に確実に保持され、またホースを押す機能も果たされ得る。
【００３５】
本発明の実施に適した装置は、先に述べたストリング特性を実現するうえで望ましい体積比率で爆薬を押し出すべく、制御される爆薬送り込み速度と制御されるホース引き戻し速度との比を調節する手段も含むべきである。この調節手段は、爆薬送り込み速度及び／またはホース引き戻し速度を変更する手段を含み得る。単純であるが、多くの用途にとって十分である構成では、ホース引き戻し速度を一定とし、爆薬送り込み速度を変更する調節手段が用いられるべきである。油圧モータは広い範囲で安定した速度を実現し得る、爆薬送り込み手段及びホース引き戻し手段のための好ましい駆動手段である。
【００３６】
【実施例】
図１のトンネル断面から、岩面１に設けられた幾つかの穿孔が知見される。トンネルの天井及び側壁に沿って位置する幾つかの輪郭孔２は、先に定義した部分装薬度を例えば２５％として適当かつ小規模に装薬される。輪郭孔２の次に位置する穿孔（図示せず）は、例えば５０％といった中位の装薬度で装薬される。ドリフト孔３及び床孔４、並びに中央の中空切除部６に近接する穿孔５を含めた残りの穿孔は、装薬度１００％で完全に満たされ得る。いずれの穿孔にも同じ爆薬が好ましく用いられる。
【００３７】
図２は、岩石２２に設けられた穿孔２１の側面図である。装填ホース２３を介して爆薬がポンプにより送り込まれ、同時にホース２３が引き戻される。均質な爆薬ストリングが形成され、このストリングは穿孔２１内の有効スペースを半径方向において部分的にしか満たさない。
【００３８】
図３は、本発明の方法の実施に適した装薬装置の斜視図である。図示した装置はポンプ輸送可能な爆薬３２を収容する容器３１を含み、爆薬３２はモータ３４によってポンプ３３内へと送られる。ガス発生剤３６を収容する容器３５は導入部３７を介して、その全体に符号３８を付した導管に接続されている。ガス発生剤を爆薬と混合する静的混合機３９が設置されている。潤滑液４１を収容する容器４０は、導管３８の中央部を囲繞する環状チャンバ４２に接続されている。チャンバ４２はリング形開口部４３を有し、この開口部４３を介して潤滑液が導管３８内へ供給され、導管３８の内側面と、中央をポンプ輸送される爆薬との間に達する。導管３８の端部はワインダもしくはリール４４の中心部に接続されている。導管３８の上記端部と接続された装填ホース４５は巻４６の単層として内側ケージ４７の周囲に配置されている。内側ケージ４７は駆動手段４８によって一定速度で回転され得る。内側ケージ４７と同軸に配置された外側ケージ４９はしかしケージ４７から独立に回転され得、このケージ４９はその周縁部に、装填ホース４５の巻４６の半径方向移動を制限する手段を具備している。繰り出し口５０においてホース４５は内側ケージ４７の回転と同時に、ケージ４７に巻き付けて引き戻され得るかまたはケージ４７から繰り出して伸長され得る。
【００３９】
実施例１
乳化剤（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  ５６９１Ｂ）を１重量部含有する７重量部のプロセスオイル（Ｎｙｆｌｅｘ  ８１３０）から成る燃料相、及び６６重量％の硝酸アンモニウムと、１８重量％の硝酸ナトリウムと、１６重量％の水とから成る９３重量部の酸化剤相を形成して、油中水型エマルジョン爆薬を製造した。上記２相を約７５℃の高剪断混合機（ＣＲ混合機）において乳化し、最終粘度を製造温度で約３７，０００ｃｐｓとした。このマトリックスにガラス微小球（Ｑ−ｃｅｌｌ  ７２３）を、約１．２０ｇ／ｃｃの低温乳化密度に対応する約１．１８ｇ／ｃｃの中温乳化密度が得られる十分な量で添加した。
【００４０】
このエマルジョンを、２０〜５１ｍｍの外径と約３ｍｍの壁厚とを有する様々な鋼管に装填した。鋼管をエマルジョンで完全に満たし、かつ起爆装置及び５０ｇプライマーで起爆すると、装填したエマルジョンは５０４８〜５６５２ｍ／秒の爆速で爆発した。直径５０ｍｍの自由な装填爆薬に関して推定される爆速は約５０００ｍ／秒である。
【００４１】
同じエマルジョンを上記と同じ壁厚及び３ｍの長さを有する２本の４０ｍｍ鋼管に、該鋼管の横断面積の半分を満たす量で装填した。鋼管沿いに３０ｃｍ間隔で設定した７個の地点において爆速を測定した。爆速が用いたプライマーの影響を受けた第一の測定セクション以外では、爆速は２０００〜２５００ｍ／秒で安定した。
【００４２】
実施例２
図３を参照して説明した装置に類似するが、ただしガス発生剤に関する部分は含まない装置を用いて、内径４２ｍｍの透明プラスチック管を実施例１で製造した爆薬で部分的に満たした。液体リングはエマルジョン流の３重量％の量の水で形成した。用いた装置は、ホース引き戻し速度及び爆薬送り込み速度の調節を可能にするワインダ及びポンプ用の油圧モータを有した。
【００４３】
上記装置を用いて多数の装薬試験を行ない、その際各試験毎にポンプ及びワインダの作動速度を変更し、その速度を当該試験での装薬の間維持した。得られた爆薬ストリングを調べ、計量した。ストリングは僅かな寸法変動しか示さず、装置の設定を様々に変更しても同様の、予測どおりの結果が得られた。
【００４４】
実施例３
商業的なトンネルにおいて、ドリフトする輪郭孔に本発明により装薬し、同じラウンドのその他の穿孔と共に起爆した。装薬した輪郭孔は約４１ｍｍの直径と３．７ｍの長さとを有し、起爆は２９×２００ｍｍ  ＮＧプライマー（Ｄｙｎａｍｅｘ）で底部から行なった。輪郭孔に装填したのは実施例１で製造したのと同じエマルジョンで、装填量は穿孔長１ｍ当たり０．３ｌとしたが、これは穿孔の横断面積に基づく部分装薬度が約２３％であることに対応する。
【００４５】
爆速を穿孔内の、プライマーの影響を受ける爆発開始部から十分離隔した、所与の距離にわたる２箇所で測定した。爆速の測定はラウンドの上記のような単独の穿孔内で、異なる６地点において行なった。測定した爆速は１３２０ｍ／秒から２４２０ｍ／秒まで様々であった。爆発の中断は起こらなかった。装填したエマルジョンは所期のように機能し、容易に目で確認できる半円形の穿孔残部を岩面上に残した。
【００４６】
実施例４
実施例３と同じトンネルにおける領域の（幾つかの対照穿孔を除く）総ての穿孔に同じ爆薬を同じ装置で装填した。トンネルの壁及び天井のための輪郭孔は２３％まで、また輪郭孔のすぐ内側に位置する穿孔は約５０％まで部分的に爆薬で満たし、それ以外の穿孔は総て完全に爆薬で満たした。
【００４７】
輪郭内の対照穿孔には、粒状爆薬を収容した２２ｍｍ及び１７ｍｍプラスチック管から成る通常の装填爆薬（Ｇｕｒｉｔ）を装填した。
【００４８】
領域は良好な前進及び崩壊をもたらした。輪郭は損傷されず、エマルジョンで爆破された穿孔でも管に収容された爆薬で爆破された穿孔でも同等の優れた結果が得られた。
【００４９】
実施例５
実施例４におけるのと実質的に同様の装薬及び爆破を行なって、約７０のトンネルの全形プロフィールを得た。諸条件が幾分変化しても、同じ装薬パターンでは同様の結果が得られた。プロフィールに隣接する穿孔に完全に装薬すると、最終的な岩面は損傷された。
【００５０】
実施例６
実施例１で用いたエマルジョンマトリックスを製造した。微小球の添加は行なわなかったが、酸化剤相に酸性酸添加物を全エマルジョンの０．２重量％の量で含有させた。図３の装置を用いて、硝酸ナトリウムの３５％水溶液とチオシアン酸ナトリウムの反応促進剤とから成るガス発生剤をガス発生剤容器から導管内に、押し出し後、及び約２０分の反応時間の経過後に約１．１５ｇ／ｃｃの密度を得るのに十分な量で供給した。
【００５１】
実施例４で得られるのと同じトンネルプロフィールを得るべく、プロフィール全体にわたって配置された対応するタイプの穿孔に爆薬を、穿孔長１ｍ当たりの重量を実施例４とほぼ同じにして装填した。完全に満たされる穿孔への装薬は、発泡時の半径方向膨張のためのスペースが得られるように初期充填度を約８５〜９０％として行なった。輪郭孔、及び輪郭孔のすぐ内側に位置する穿孔はガス発生後、実施例４においてと同様に部分的にしか満たされなかったが、密度は約１．０ｇ／ｃｃと幾分小さくなり、このような密度は前記穿孔への装薬でガス発生剤対マトリックスの比を僅かに増大させることにより得られた。得られた結果は、微小球で感度を高めた爆薬を用いるラウンドで得られるのと同様であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】地下トンネルの、様々なタイプの穿孔を含む穿孔パターンを単純化して示す説明図である。
【図２】本発明による、穿孔内での爆薬ストリング形成の説明図である。
【図３】本発明により爆薬ストリングを形成する好ましい装置の概略的説明図である。
【符号の説明】
２１  穿孔
２３，４５  装填ホース
３１，３５，４０  容器
３２  爆薬
３３  ポンプ
３４  モータ
３６  ガス発生剤
３７  導入部
３８  導管
３９  混合機
４１  潤滑液
４２  環形チャンバ
４３  リング形開口部
４４  ワインダ
４６  巻
４７  内側ケージ
４８  駆動手段
４９  外側ケージ
５０  繰り出し口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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