JPH04190100A - 爆発作業方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、爆薬の爆発により発生する地盤振動を低減さ
せた爆発作業方法及びそのための装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

爆薬の爆発を利用した金属材料の圧着、硬化、難成形性
物質の成形、難焼結性物質の焼結、新物質を合成、種々
の化学反応等（以下本明細書では総括的に材料の処理と
いう）が各方面で行われてきているが、爆薬の爆発によ
る騒音や振動あるいは飛散物の被害が発生する恐れがあ
るため、人間の居住している区域でこれらの作業をオー
ブンの状態で行うことは危害防止上好ましいことではな
い。

オーブンで爆発作業を行う場合に危害を避けるもっとも
簡単な方法は、周囲の人間の居住していない山間部等に
作業場を設けることが、長区間の道路工事、電気設備工
事等が必要となり経済的でない。

また、爆発の規模が大きくなると、爆発による騒音や振
動は気象条件、地形等により場合によっては数１０ｋｍ
離れた場所まで伝わることがある。さらには、作業場周
囲に生息する動植物への被害も懸念され、こうした被害
を発生させる恐れがない場所を作業場として確保するの
は地理的、経済的に極めて困難である。

このような理由で、比較的大量の爆薬を使用した作業を
行う場合には、爆発作業専用の爆発作業室（以下本明細
書では爆発室という）を設け、この中で爆発作業を行う
方法が一般的であり、種々の騒音減衰手段や振動低減手
段を用いた爆発作業方法や装置が提案されている。

しかしながら、このような爆発室内で材料の処理を行う
場合であっても、爆薬の爆発による振動を十分に低減さ
せるのは難しい問題であり、振動公害が発生する恐れが
あった。

爆発室内における爆薬の爆発による振動発生の原因は次
の２つである。その第１は、爆発によって発生する衝撃
波（爆風）が爆発室壁に入射し弾性振動となり地盤に伝
わる。特に爆薬が爆発室壁のごく近傍で爆発した場合に
は強い爆風が入射し地盤振動が発生すると同時に爆薬に
近接した壁が損傷する可能性が高い。その第２は、処理
される材料は一般的には飛散を防ぐために金属製の容器
（以下材料容器という）に収納され処理を受けるが、爆
発に伴い材料容器自体が数１０〜数１００　ｍ／　ｓｅ
ｃの速度で爆発の進行方向へ移動する。爆発の進行方向
は任意に設定できるが、作業性の点から上から下に向っ
て爆発させる方法が一般的である。従って材料容器は高
速で爆発室底部に衝突し、大きな振動を発生する。この
場合にも材料容器の衝突によって爆発室底部が損傷しや
すい。

このような振動を効果的に減衰させる方法として、いく
つかの方法が試みられている。例えば、爆薬、材料容器
、被処理材料等からなる爆発処理装置を、爆発室内に渡
した梁の上に乗せたり、ローブ等で吊り下げるなどの手
段により、この爆発処理装置が爆発室の中心部に位置す
るようにして爆発させる方法がある。この方法では爆発
処理装置が爆発室の中心部に位置しているので、爆発室
壁との間に十分な距離があり、爆発室壁に入射する爆風
は弱まるが、爆発の都度、粱やロープ等を更新しなけれ
ばならず、いずれの場合でも材料容器が高速で下方へ飛
翔して爆発室底部に衝突して大きな振動を発生すると同
時に底部を激しく損傷する。このため爆発室の底部には
砂、水等を入れておき材料容器を砂や水に衝突させ底部
を直撃するのを防ぐ方法がとられているが、爆薬量が多
くなるに従って効果が低くなり作業性や保守管理上にも
問題が多い。

また、従来から鍛造機やプレス等の衝撃的な振動を発生
する機械に対して「質量とバネからなる系」による防振
対策が行われてきている。

すなわち、機械を重量のあるコンクリート、金属等の架
台に固定し、この架台を地盤に対してバネ、防振ゴム、
空気バネ、木材等により弾性支持する方法が用いられて
きており、その効果はよく知られている。この方法では
、機械（振動源）から発生した振動は架台に伝達される
が、架台の重量が十分に大きいため、架台の移動速度は
小さくなる。さらに、架台を弾性支持している弾性支持
体が衝撃絶縁の役割を果たし地盤に伝わる振動は大幅に
低減される。この方法を爆薬の爆発による振動の低減に
応用した例として、特公昭５８−１８４９３号公報には
、爆発室全体を地盤に対して弾性支持する方法が開示さ
れている。この方法においては、爆発室全体が「質量」
の役割を果たしている。しかしながら、この方法は、少
薬量°の爆発に対しては有効であるが、爆薬量の増加に
伴って爆発室を大型化すると爆発室の重量が非常に大き
なものとなり、それを支える弾性支持装置も大型化ある
いは数を増やすことが必要となり、経済的に不利となる
上に、保守管理等の作業性も悪くなる。

前記のように大量の爆薬の爆発による振動を低減する性
能、爆発室の耐破損性能、経済性、作業性を兼ねた爆発
作業方法は確立されていないのが実状であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来の爆発作業方法にみられる前記問題点を
解決し、大量の爆薬の爆発により発生する地盤振動を効
果的に低減する爆発作業方法及びその方法を実施するた
めの爆発作業装置を提供することをその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、質量とバネからなる振動低減装置を爆発室内に設
け、さらに衝撃減衰材を併用することにより振動を効果
的に低減できる上、振動低減装置、爆発室いずれをも傷
めることなく材料の処理を行うことができることを見出
し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、爆薬の爆発による高圧を利用して
材料の処理を行うに当り、爆発室内に弾性支持体により
支持された重量の大きい架台を設け、その架台上に衝撃
減衰材を設置し、この衝撃減衰材の上に、爆薬を装着し
た、被処理材料を充填した材料容器（以下爆薬等という
）を載置して、爆薬を爆発させることを特徴とする爆発
作業方法、及び、弾性支持体により支持された重量の大
きい架台を設け、その架台上に衝撃減衰材を設置したこ
とを特徴とする爆発作業装置である。この方法或は装置
を使用することにより経済性及び良好な作業性を維持し
つつ効果的に爆発作業に伴う振動を低減することができ
る。

本発明においては、まず爆発室の底部に弾性支持体によ
って支持された重量の大きい架台を設置する。この架台
上で爆薬等を爆発させると爆風及び材料容器の衝突によ
り、架台中に振動が発生し、架台から支持体を通って、
爆発室底部、地盤へと伝わるので、弾性支持体は、金属
バネ、防振ゴム、空気バネ、プラスチックス、木材等弾
性材料を適宜組合せて、全体きして振動を大きく減衰で
き、架台の重量及び爆発力に堪え得る構造としなければ
ならない。支持体の材料としては、木材が振動を比較的
大きく減衰できる上、軽量で加工しやすくコストも安い
ので、支持体の材料として特に優れている。支持体の形
成、構造は、使用条件に応じて任意に設定することがで
きるが、少なくとも爆薬重量の１０００倍の荷重を支持
し得る堅固なものでなければならない。その高さは爆薬
等が爆発室のほぼ中心部に位置するような高さとする。

支持体の材料として木材を使用する場合には、角材等を
何層かに積重ねた構成とすることができる。

なお、木材は繊維に対して縦方向より、横方向の方が振
動を大きく減衰できるので、繊維の横方向から振動を受
けるように構成するのがよい。

次に、前記支持体の上に重量のある材料で構成される架
台を乗せる。爆薬等の爆発の衝撃による架台の移動速度
を遅くし、振動を低減させるためには、架台の重量はで
きるだけ重い方が良いが、実用的には爆薬の重量の１０
〜５０倍とすればよい。架台の形状、断面の大きさ、厚
さ等は爆薬等の形状や爆発条件に合わせて任意に設定す
ればよい。架台の材質は金属や鉄筋コンクリート等密度
の大きい材料を選べばよいが、架台は爆風や材料容器の
衝突による衝撃を最も受けやすいので、望ましくは鉄等
の比較的靭性と硬度の大きい材質を使用するのがよい。

また、鉄筋コンクリート≠の比較的廉価な材料で主要部
を構成し、上面に鉄板等を取付けたような構成を取るこ
ともできる。

さらに、ＩＩＪｊ　’Ｊｌの減衰効果を高めるため、架
台上に衝撃減衰材を載せ、その上で爆薬等を爆発させる
。架台は爆薬等に最も近いため、爆風や、下方に向って
移動する材料容器の衝撃によって強い衝撃を受ける。こ
のような衝撃を繰り返し受けていると衝撃による硬化と
疲労により短時間の内に架台に亀裂が発生する。衝撃減
衰材は、自らが変形、破壊、周囲への飛散などにより、
材料容器の運動エネルギーと爆風のエネルギーを低減す
るので、爆風を弱めるとともに材料容器の衝撃速度を下
げ、架台の寿命を大幅に延ばすことができる。衝ｗ１減
衰材の材料としては、金属等の硬質材料、塩ビやポリエ
チレン等のプラスチックス類、木材、ゴム等の軟質材料
、及び、粘板岩や凝灰岩等の岩石、コンクリート、ガラ
ス、無機材料を焼固めて作った陶磁器やアルミナ等のセ
ラミックス、煉瓦等に代表される脆性材料などを使用す
ることができ、望ましくは圧縮強度が５　Ｄ−１５００
ｋｇ／ｃｍ”、特に好ましくけ１００〜５００ｋｇ／ｃ
ｍ”、脆性度（圧縮強度／引っ張り強度）が５〜３０で
あるものを使用するのがよい。すなわち、破壊された衝
撃減衰材の破片が、細かく、多数できる程、また、飛散
の度合が大きい程、前記エネルギーの低減効果が大きい
。具体的には、金属は、−船釣に、強度が高く脆性度が
低いために、脆性物質のようには、破壊、飛散は、し難
いが、変形により衝撃を減衰させる効果がある。プラス
チックス類、木材、ゴムも脆性度は低いので、飛散する
破片は比較的大きいが、金属に比べて強度が低いので、
爆発時に速やかに、破壊、飛散を起しやすく、金属に比
べると架台の寿命は延びる。

これらに対し、岩石、コンクリート、セラミックス、煉
瓦等に代表される脆性材料は、爆発時に速やかに、破壊
、飛散を起しやすい上に、飛散する破片が非常に細かい
ため、衝撃を減衰させる効果が高い上、爆発室の壁、底
部及び架台等を損傷させないから、それらの寿命を大幅
に延ばすので、より好ましい材料である。また衝撃減衰
材の密度が過度に高いと周囲に飛散したときに爆発室壁
を傷めやすいので、嵩密度が０、５〜３ｇ／ｃｃのもの
が望ましい。コンクリートは孔度の調節が比較的容易で
任意の嵩密度にすることができる上コストが低いので衝
撃減衰材として特に優れている。衝撃減衰材の形状には
特に制限はなく、架台上面を全面覆うことができ爆風が
直接架台に当らないようにできるものであればよい。減
衰材の厚さは、厚い方が架台の傷みを少なくすることが
できるが、好ましくは減衰材全部の重量が爆薬重量の２
０％以上となるような厚さにするのがよい。

なお、本発明でいう爆薬等は、被処理材料の形状や爆薬
の種類等により適宜調製すればよいが、粉末材料を処理
する場合には、Ｗ処理材料を適当な材料容器に入れ、こ
れをプラスチックス等の円筒形のケースに収め、材料容
器と外側ケースとの間に爆薬を装填するなどの方法を取
ることができる。

〔実施例〕

次に、実施例、比較例により本発明をさらに具体的に説
明する。

（実施例１） 第１図は、本発明の爆発作業装置の一実施例を示す縦断
面図である。爆発室１は幅１．２００ｍｍ、高さ２，０
００ｍｍの出入口３が設けられている厚さ２５ｍｍの鋼
板（ＳＳ４１製）からなる容器であり、中央部は直接６
ｍ、長さ２ｍの円筒状であり、上下端はそれぞれ半径３
ｍの半球状で、その周囲は最小厚さ５００ｍｍの鉄筋コ
ンクリート２で取囲んである。

爆発室底部に断面が２００ｍｍ口で長さが１．２００ｍ
ｍのとど松の角材を、横６列、縦１０段に積み上げて高
さ２．０００　ｍｍ、断面１．２００ｍｍ口の角柱状の
支持体４を構成した。

次に支持体４の上面に１，２００ｍｍ口、厚さ２５ｍｍ
の鉄板を敷き、その上面中央部に直径６００ｍｍ、高さ
１，０００ｍｍの円柱形で、重量約２．２００ｋｇの鉄
製の架台６を置いた。次に、この架台６の上に衝！＠減
衰材７として６００ｖｎ口、厚さ１００ｍｍの四角形の
軽量コンクリート板（嵩密度約１．６　ｇ　／ｃｍ’、
圧縮強度約２００　ｋｇ／ｃｍ２、引っ張り強度約１５
　ｋｇ／ｃｍ”）を乗せ架台全面を覆った。軽量コンク
リートの全重量は約６０ｋｇであった。この衝撃減衰材
の上に、硝安を主成分とする爆薬と重量約２０ｋｇの材
料容器からなる爆薬等８を設置して爆発させ、所定位置
（爆発室より１００ｍ及び３００ｍ離れた場所）におけ
る地盤の振動速度を測定した。結果を表１に示す。

表　　１ 一般に人体に感知できるｒｂは、０．０３　ｃｍ／Ｓ以
上で、０．１　ｃｍ／　ｓ程度以上になると苦情が出る
と言われているが、本発明による爆発作業装置を使用し
た場合、薬量が８０ｋｇになっても爆発室から１００ｍ
離れた場所で０．０７　ｃｍ／　ｓになっており、爆発
振動の低減は十分達せられていることがわかる。また、
８０ｋｇの爆薬の爆発を１００回以上繰り返し行ったあ
とでも、架台、支持休出も全く傷んでいなかった。なお
、表１中の実施例Ｎｏ、　１の３０ｃｍ地点における振
動速度は小さく、振動計で測定できなかった。

（実施例２） 衝撃減衰材７として６００ｍｍ口、厚さ］、］ｍｍのネ
オブレンゴムの板（嵩密度約１．５０　ｇ　／ｃｍ３、
圧縮強度約１００　ｋｇ／ｃｍ２、引っ張り強度約１０
０ｋｇ／ｃｍ’）を９枚重ねたものを用いた以外は実施
例１と同じ方法で、８０ｋｇの爆薬を装備した爆薬等を
爆発させ、実施例１と同じ位置で地盤の振動速度を測定
した。振動速度は実施例１と同じであったが、架台上面
に材料容器が衝突したとみられる窪みかついていた。

（比較例１） 衝撃減衰材を使用せず、架台上に直接爆薬等を置いた以
外は実施例と同じ方法で薬量４５ｋｇの爆薬等を爆発さ
せ、実施例と同じ位置で地盤の振動速度を測定した結果
、振動速度は実施例に比べて両地点とも１〜２割増加し
た。さらに、爆発作業を１１回行った時点で架台上面に
大きな亀裂が発生し、爆発作業を継続できなくなった。

岩盤中に敷き幅約５ｍ、高さ３．５ｍのアーチ状のトン
ネルを掘り、天井、側壁及び床面を鉄板で覆い爆発作業
場を構成した。この爆発作業場の断面の中心部に位置す
るように、硝安を主成分とする爆薬６．４　ｋｇと、重
量的２ｋｇの材料容器からなる爆薬等を天井部からロー
ブで吊り下げ設置した。また、床部には深さ２０ｃｍの
水を溜ｙ〕でおいた。この状態で爆発作業を行ったとこ
ろ、爆風により水が吹飛ばされ材料容器が高速で床面の
鉄板に衝突して貫通し、岩盤を破砕し、孔が生じた。さ
らに、爆発作業を重ねると岩盤の孔が拡大しトンネルを
支持している鉄枠が沈下する恐れが生じ、作業を中止し
た。地盤の振動速度は１００ｍ離れた地点で０．０３　
ｃｍ／Ｓであった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、大量の爆薬を爆発室内で爆発させた場
合でも、爆発室や爆発振動低減装置を破損することなく
、周囲へ伝わる地盤振動を効果的に低減することができ
る。

衝撃減衰材は爆発作業毎に取り換えなければならないが
、Ｉ！量であるとともにコンクリートのような什較的廉
価な材料が使えるので、作業性も良い上、経済的である
。さらに構辿が簡単なので保守管理も容易である。

また、本発明による爆発振動低減装置は爆発室内に設置
する場合のみでなく、オーブンの状態での爆発において
も、騒音や飛散物の問題を別にすれば、振動に対しては
爆発室内と同じ振動低減効果が得られることはいうまで
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の爆発作業装置の一実施例を示す縦断側
面図である。 １・・・爆発室、２・・・鉄筋コンクリート、３・・・
出入口、４・・・支持体、５・・・鉄板、６・・・架台
、７・・・衝撃減衰材、８・・・爆薬等（被処理材料、
材料容器等を含む）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）爆薬の爆発による高圧を利用して材料の処理を行
   うに当り、爆発室内に弾性支持体により支持された重量
   の大きい架台を設け、その架台上に衝撃減衰材を設置し
   、この衝撃減衰材の上に、爆薬を装着した、被処理材料
   を充填した材料容器を載置して、爆薬を爆発させること
   を特徴とする爆発作業方法。
2. （２）弾性支持体により支持された重量の大きい架台を
   設け、その架台上に衝撃減衰材を設置したことを特徴と
   する爆発作業装置。