(57)【要約】【課題】機械装填によって発破孔に爆薬を好適に装填することが可能な爆薬装填方法を提供する。【解決手段】地盤Ｇに穿設した発破孔３に供給管４を挿入し、供給管４の先端４ａから爆薬２を吐出させて順次供給管４を発破孔３から引き抜くことにより発破孔３に爆薬２を装填する爆薬装填方法において、発破孔３にスペーサ１３を挿入設置して発破孔３の内部空間１４を減少させ、スペーサ１３によって減少した内部空間１４に供給管４を挿入し、爆薬２を吐出させながら供給管４を引き抜いて内部空間１４に爆薬２を装填するようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に穿設した発破孔に供給管を挿入し、該供給管の先端から爆薬を吐出させて順次前記供給管を前記発破孔から引き抜くことにより前記発破孔に爆薬を装填する爆薬装填方法において、
前記発破孔の所定位置に棒状のスペーサを挿入設置して前記発破孔の内部空間を減少させ、前記スペーサによって減少した前記内部空間に前記供給管を挿入し、前記爆薬を吐出させながら前記供給管を引き抜いて前記内部空間に前記爆薬を装填するようにしたことを特徴とする爆薬装填方法。
【請求項２】
請求項１記載の爆薬装填方法において、
前記スペーサが、前記発破孔に挿入設置した状態で該スペーサの外面と前記発破孔の孔壁面との間に前記爆薬を装填する前記内部空間が残るように、前記発破孔の断面積よりも小さな断面積を備えて形成されていることを特徴とする爆薬装填方法。
【請求項３】
請求項１記載の爆薬装填方法において、
前記スペーサが、前記発破孔に挿入設置した該スペーサによって前記発破孔の孔長範囲に前記爆薬が装填されない部分を形成するように、前記発破孔の断面積と略同等の断面積を備えて形成されていることを特徴とする爆薬装填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤に穿設した発破孔に爆薬を装填する爆薬装填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばトンネル掘削では、ドリルジャンボなどの削孔機を用いてトンネル切羽面から計画トンネルの軸線に平行する複数の発破孔を穿孔し、この発破孔に雷管や爆薬、込め物を装填して、爆薬の爆発エネルギーにより地山（地盤）を掘削することが行なわれている。また、発破孔を例えば４〜５ｍ程度の長孔で形成しこの長孔内に爆薬を分散装薬し、一度に大量の岩盤（地盤）を掘削する、いわゆる長孔発破によって効率よく掘削することが行なわれている。
【０００３】
一方、カートリッジ式の爆薬を用いる場合には、作業者の手作業で発破孔に爆薬を装填することになり作業者が発破孔に接近することになるため、危険性が高くかつ装填に多くの時間を要するという問題があった。このため、発破孔に挿入する供給管と、この供給管に爆薬を供給するコンプレッサーやポンプなどの爆薬圧送手段を備えた爆薬装填機を用い、粒状体の硝安油剤爆薬（ＡＮＦＯ）、粒状含水爆薬（粒状エマルション）や糊状で流動性があるバルク含水爆薬（スラリー爆薬などの含水爆薬）などの爆薬を圧送しつつ供給管の先端から吐出させて、機械的に爆薬を発破孔に装填することが行われている。この爆薬装填機を用いた装薬（機械装填）では、作業者による人力装薬に対し、装填時間の短縮や省力化が図られ、また安全に装薬することが可能になる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭６１−２５９１００号公報
【特許文献２】特開２００３−８３７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発破孔に爆薬を機械装填する場合には、コンプレッサーやポンプなどの爆薬圧送手段で圧送し、供給管の先端から爆薬を吐出させて装填するため、発破孔全体に爆薬が密充填されてしまい、デカップリング指数（爆薬径に対する発破孔径の割合）を大きくする装薬、すなわち発破孔に少ない装薬量となる部分を存在させるように爆薬を装填するスムースブラスティングに対応できないという問題があった。
【０００５】
具体的に、例えばトンネル切羽面の周端側の発破孔（トンネル掘削面を形成するための掘削予定線近傍に穿設した周辺孔）に爆薬を装填する場合に、発破孔の孔底側（ボトム部）に爆薬を密充填し、発破孔の中央部（コラム部）の爆薬径をやや細くしてデカップリング指数を２〜３程度にすると、爆発エネルギーのガス圧を利用でき、掘削予定線の外側の地山を傷めない掘削が行なえるが、機械装填で爆薬を装填した場合には、発破孔全体に（コラム部にも）爆薬が密充填されてしまい、掘削予定線の外側の地山が損傷してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、機械装填によって発破孔に爆薬を好適に装填することが可能な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】
【０００７】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００８】
本発明の爆薬装填方法は、地盤に穿設した発破孔に供給管を挿入し、該供給管の先端から爆薬を吐出させて順次前記供給管を前記発破孔から引き抜くことにより前記発破孔に爆薬を装填する爆薬装填方法において、前記発破孔の所定位置に棒状のスペーサを挿入設置して前記発破孔の内部空間を減少させ、前記スペーサによって減少した前記内部空間に前記供給管を挿入し、前記爆薬を吐出させながら前記供給管を引き抜いて前記内部空間に前記爆薬を装填するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
この発明においては、発破孔にスペーサを設置することによって、スペーサを設置した部分の発破孔の内部空間をスペーサの体積分だけ減少させることができる。これにより、内部空間に供給管を挿入し、機械装填によって爆薬を装填した場合においても、スペーサの大きさに応じて装薬量を少なくすることができ、また、スペーサの設置位置に応じて発破孔の孔長範囲に装薬量が異なる部分を容易に且つ確実に形成することが可能になる。
【００１０】
また、本発明の爆薬装填方法においては、前記スペーサが、前記発破孔に挿入設置した状態で該スペーサの外面と前記発破孔の孔壁面との間に前記爆薬を装填する前記内部空間が残るように、前記発破孔の断面積よりも小さな断面積を備えて形成されていることが望ましい。
【００１１】
この発明においては、スペーサの外面と発破孔の孔壁面との間に残った内部空間に爆薬を装填することによって、スペーサの大きさ（断面積）に応じて、このスペーサを設置した部分の内部空間を所望の断面積となるように残すことができる。これにより、機械装填によって爆薬を装填した場合においても、スペーサを設置した部分の装薬量を少なくし、所望の装薬量で爆薬を装填することが可能になる。よって、確実に且つ容易に所望のデカップリング指数となるように装薬を行うことが可能になる。
【００１２】
さらに、本発明の爆薬装填方法においては、前記スペーサが、前記発破孔に挿入設置した該スペーサによって前記発破孔の孔長範囲に前記爆薬が装填されない部分を形成するように、前記発破孔の断面積と略同等の断面積を備えて形成されていてもよい。
【００１３】
この発明においては、スペーサによって発破孔の孔長範囲に爆薬が装填されない部分を形成することができるため、スペーサが設置されていない部分の内部空間に機械装填によって爆薬が密充填されても、発破孔に装填する装薬量を少なくすることができる。これにより、体積デカップリング指数（装薬量に対する発破孔の体積（容積）の割合）をスペーサの長さに応じて決めることができ、確実に且つ容易に所望のデカップリング指数（体積デカップリング指数）となるように装薬を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の爆薬装填方法によれば、スペーサを設置することによって発破孔の孔長範囲に装薬量が異なる部分を確実に且つ容易に形成することができるため、機械装填によってスムースブラスティング装薬を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係る爆薬装填方法について説明する。本実施形態では、トンネル掘削に伴いトンネル切羽面から掘進方向に向けて地山（地盤）に穿設した発破孔に爆薬を機械的に装填する方法について説明を行うが、本発明は、明りのベンチ発破掘削における残壁の仕上げ掘削用の発破孔や、地下備蓄施設の空洞の仕上げ掘削用の発破孔など他の発破孔への爆薬の装填に適用されてもよいものである。
【００１６】
本実施形態の爆薬装填機１は、図１に示すように、爆薬２を発破孔３に装填するためのホースなどの供給管４と、図示せぬ爆薬収容容器と供給管４に接続され、圧縮空気によって供給管４内に爆薬２を圧送し供給管４の先端４ａから爆薬２を吐出させるための例えばコンプレッサーなどの爆薬圧送手段５とを備えて構成されている。なお、本実施形態において、爆薬４は、粒状体の硝安油剤爆薬（ＡＮＦＯ）などの粒状爆薬とする。
【００１７】
ついで、上記構成からなる爆薬装填機１を用いて発破孔３に爆薬２を装填する方法について説明し、本実施形態の爆薬装填方法の作用及び効果について説明する。
【００１８】
ここで、トンネル掘削では、トンネル断面を掘削予定線に極力近づけるように、すなわち凹凸の少ないトンネル掘削面を形成するように掘削することが求められる。このため、従来、図２に示すように、トンネル切羽面Ｔ１の周端側に穿設した発破孔（周辺孔）３には、孔底３ａ側のボトム部６に、発破孔３内にやや太い雷管１１ａ付き爆薬（いわゆる親ダイ１１）を装填し、ボトム部６と発破孔３の開口部３ｂ側を塞ぐ込め物１２との間に位置するコラム部７に、ボトム部６よりも装薬量が少なくなるように爆薬２を装填、すなわち発破孔３の直径（孔径）に対し細径のＳＢ爆薬２を装填する。これは、いわゆるスムースブラスティング装薬と称され、コラム部７に、デカップリング指数（爆薬径に対する発破孔径の割合）が２〜３程度となるように装薬することで、発破孔３周辺の地山Ｇに発生する放射状亀裂を少なくし、掘削予定線沿いに卓越して亀裂を発生させることができ、これにより、凹凸の少ないトンネル掘削面を形成することが可能になる。
【００１９】
しかしながら、爆薬装填機１を用いて機械的に爆薬２を装填する場合には、図１に示すように、発破孔３に挿入した供給管４を、その先端４ａから爆薬２を吐出させ順次発破孔３から引き抜きながら爆薬２を装填するため、装薬量を少なくするコラム部７に爆薬２が密充填されてしまい、所望のデカップリング指数となるように装薬できないという問題があった。このため、従来、トンネル切羽面Ｔ１の周端側に穿設した発破孔３の装薬は、細径のＳＢ爆薬２を用いて作業者の手作業で行わざるを得なかった。
【００２０】
これに対し、本実施形態では、図３及び図４に示すように、発破孔３のボトム部６に親ダイ１１を装填した段階で、発破孔３に棒状のスペーサ１３を挿入し、このスペーサ１３をコラム部（所定位置）７に設置する。本実施形態のスペーサ１３は、断面略楕円状の筒の両端部１３ａ、１３ｂをそれぞれ閉塞して空気を内包した袋状に形成され、コラム部７と略同等の長さを備えて形成されている。また、スペーサ１３は、発破孔３の断面積よりも小さな断面積を備えて形成され、発破孔３の掘削予定線側の孔壁面３ｃに一部の外面１３ｃを接触させて設置されている。これにより、スペーサ１３は、互いに接触していないスペーサ１３の外面１３ｃと発破孔３の孔壁面３ｃとの間に発破孔３の内部空間１４を残した状態で設置される。そして、このように設置したスペーサ１３によって、発破孔３の内部空間１４がスペーサ１３の体積分だけ減少し、さらに、図４に示すように、発破孔３のコラム部７の内部空間１４の断面積がスペーサ１３の断面積の分だけ減少する。また、このとき、発破孔３の断面積に対し予め所定の断面積を備えるようにスペーサ１３を形成しておくことで、コラム部７に所望の断面積の内部空間１４を残すことができる。
【００２１】
そして、上記のように発破孔３に親ダイ１１の装薬及びスペーサ１３の設置を終えた段階で、供給管４を発破孔３の内部空間１４に挿入する。このとき、スペーサ１３によって減少したコラム部７の内部空間１４に供給管４を挿入してゆき、先端４ａが親ダイ１１付近に配されるように挿入する。このように供給管４を挿入設置した段階で、爆薬装填機１のコンプレッサーを駆動し、圧縮空気によって爆薬２を圧送させ、供給管４の先端４ａから爆薬２を吐出させる。供給管４から吐出した爆薬２は、発破孔３の内部空間１４に充填されてゆき、爆薬２を吐出させながら順次供給管４を発破孔３から引き抜いてゆくことで、コラム部７の内部空間１４に爆薬２が密充填される。ちなみに、両端部１３ａ、１３ｂを閉塞してスペーサ１３が形成されているため、爆薬２がスペーサ１３の内部に入ることはない。
【００２２】
また、このとき、スペーサ１３によってコラム部７の内部空間１４が減少しているため、発破孔３の単位孔長当たりのコラム部７の装薬量は、親ダイ１１を設置したボトム部６に対して必然的に少なくなり、スペーサ１３の設置位置に応じて発破孔３の孔長範囲に装薬量が異なる部分が容易に且つ確実に形成される。さらに、スペーサ１３を設置したコラム部７の内部空間１４が所望の断面積となるように残されているため、このコラム部７の内部空間１４に密充填した爆薬２は、確実に所定の装薬量で装填される。そして、このようにスペーサ１３の大きさ（断面積）に応じてコラム部７の装薬量が決まるため、機械装填で発破孔３に爆薬２を装填する場合においても、スペーサ１３の大きさを選定することによって、確実に所望のデカップリング指数となるように装薬を行うことが可能になる。
【００２３】
そして、上記のように発破孔３にコラム部７の装薬量を確実に少なくして好適に爆薬２が装填されることで、起爆させた際に、爆発エネルギーのガス圧を利用し、発破孔３周辺の地山Ｇに発生する放射状亀裂を少なくし、掘削予定線沿いに卓越して亀裂を発生させて、凹凸の少ないトンネル掘削面が形成される。
【００２４】
また、本実施形態においては、スペーサ１３が発破孔３の掘削予定線側に設置されているため、このスペーサ１３で掘削予定線よりも外側の地山Ｇに作用しようとする爆発エネルギーが受け止められる。これにより、掘削予定線の外側の地山Ｇに損傷が生じることが防止され、より確実に凹凸の少ないトンネル掘削面が形成されることになる。
【００２５】
したがって、本実施形態の爆薬装填方法においては、発破孔３の所定位置にスペーサ１３を設置することによって、このスペーサ１３を設置した部分（コラム部７）の発破孔３の内部空間１４をスペーサ３の体積分だけ減少させることができる。また、スペーサ１３の大きさ（断面積）に応じてコラム部７の内部空間１４を所望の断面積となるように残すことができる。これにより、機械装填によって爆薬２を装填した場合においても、確実にコラム部７に所望の装薬量で爆薬２を装填することができ、確実に所望のデカップリング指数となるように装薬を行うことが可能になる。
【００２６】
よって、本実施形態の爆薬装填方法によれば、スペーサ１３を設置することによって発破孔３の孔長範囲に装薬量（装薬径）が異なる部分を確実に且つ容易に形成することができ、機械装填によって確実にスムースブラスティング装薬を行うことが可能になる。
【００２７】
また、スペーサ１３を発破孔３の掘削予定線側に設置しておくことによって、スペーサ１３で掘削予定線よりも外側の地山Ｇに作用しようとする爆発エネルギーを受け止めることが可能になり、掘削予定線の外側の地山Ｇに損傷が生じることを防止でき、より確実に凹凸の少ないトンネル掘削面を形成することが可能になる。
【００２８】
以上、本発明に係る爆薬装填方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、発破孔３にスペーサ１３を挿入設置した後に、内部空間１４に供給管４を挿入して爆薬２を装填するものとしたが、例えばスペーサ１３を着脱可能に供給管４に取り付けておき、供給管４を発破孔３に挿入するとともにスペーサ１３を所定位置に配置し、先端４ａから爆薬２を吐出させて供給管４を引き抜くと同時にスペーサ１３を分離して所定位置に残置させるようにしてもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、スペーサ１３が断面略楕円状の筒の両端部１３ａ、１３ｂをそれぞれ閉塞して袋状に形成されているものとしたが、本発明に係るスペーサは、発破孔３に挿入設置することで装薬量を調整することが可能であれば、特に形状や材質を限定する必要はない。
【００３０】
さらに、本実施形態では、発破孔３に一つのスペーサ１３を設置するものとして説明を行ったが、一つの発破孔３に複数のスペーサ１３を設置してもよく、このように複数のスペーサ１３を用いることで、例えば長孔発破など、発破孔３の孔長範囲に装薬量が異なる部分（コラム部７）を複数形成する場合にも容易に対応することが可能である。
【００３１】
また、本実施形態では、スペーサ１３が発破孔３の断面積よりも小さな断面積を備えて形成され、発破孔３の掘削予定線側に設置することで、スペーサ１３の外面１３ｃと発破孔３の孔壁面３ｃとの間に発破孔３の内部空間１４を形成するものとしたが、例えば図５に示すように、スペーサ１５を発破孔３の断面積と略同等の断面積を備えて形成し、親ダイ１１に隣接するように発破孔３に挿入設置して、発破孔３の内部空間１４を減少させるようにしてもよい。この場合には、スペーサ１５が例えば発破孔３の孔径よりも僅かに小さな直径を備えた円筒１５ａの両端部をそれぞれ栓１５ｂで閉塞して形成されることで、爆薬２が内部に入り込むことがなく、また、スペーサ１５によって発破孔３の孔長範囲に爆薬２が装填されない部分を形成することができる。これにより、スペーサ１５が設置されていない部分の内部空間１４に機械装填によって爆薬２が密充填されても、発破孔３に装填する装薬量を少なくすることができ、このとき、体積デカップリング指数（装薬量に対する発破孔３の体積（容積）の割合）をスペーサ１５の長さに応じて決めることができるため、確実に且つ容易に所望のデカップリング指数（体積デカップリング指数）となるように装薬を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の機械装填によって発破孔に爆薬を装填した状態を示す図である。
【図２】従来のスムースブラスティング装薬を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る爆薬装填方法を用いて発破孔に爆薬を装填している状態を示す図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る爆薬装填方法の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      爆薬装填機
２      爆薬
３      発破孔
３ａ    孔底
３ｂ    開口部
３ｃ    孔壁面
４      供給管
４ａ    先端
５      爆薬圧送手段
６      ボトム部
７      コラム部
１１    親ダイ
１１ａ  雷管
１２    込め物
１３    スペーサ
１３ｃ  外面
１４    内部空間
１５    スペーサ
Ｇ      地山（地盤）
Ｔ１    トンネル切羽面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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