JPH0735500A

JPH0735500A - 制御発破工法

Info

Publication number: JPH0735500A
Application number: JP18392193A
Authority: JP
Inventors: Takeisa Arita; 武功有田; Shunichi Sato; 俊一佐藤
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1993-07-26
Filing date: 1993-07-26
Publication date: 1995-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】起爆性、伝爆性が安定で信頼性の高い制御発
泡工法を提供すること。【構成】酸化剤及び水を主要成分とする実質的に粘稠
化剤を含まない成分を微小発泡体の粒子表面及び／又は
粒子間に吸着、保持させてなる爆薬又はその薬包を使用
する制御発破工法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は産業爆薬の消費現場に於
ける安全な制御発破工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、トンネル周壁や坑内設備の空
間の壁面、さらには掘割りや露天採掘切羽の斜面の保持
を必要とする場合の発破には、制御発破と言われる特殊
な工法が用いられる。この発破工法の目的は、１）壁面
の岩壁にはできるだけ破壊が及ばないようにする、２）
できるだけ平らな壁面を作ることであり、具体的にはラ
インドリリング、プレスプリッティング、クッションプ
ラスティング、及びそれらの変形もしくは組み合わせ等
が挙げられる。（「新・発破ハンドブック」工業火薬協
会編山海堂）このような制御発破工法の例としては、
特公昭６２−４５４７９号公報に示されるように、スラ
リー爆薬の比重を低下させて爆薬のエネルギーをコント
ロールする方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、岩盤に
作用する衝撃や圧力をコントロールするため爆薬径を細
くし、穿孔径との隙間を大きくとる場合デカップリング
係数（穿孔径／爆薬径）２．０近傍になると、岩盤に作
用する衝撃や圧力は緩和されるが、先行衝撃波等の影響
が顕著となり伝爆性が阻害され、爆轟が中断し不発残留
が生じるため、消費現場の安全作業を損なうと云った問
題があった。通常４２ｍｍの穿孔径に２０ｍｍ径の爆薬
を用いるとデカップリング係数が２．１となり、爆轟中
断現象が顕著となる。又、４２ｍｍ穿孔径で３０ｍｍ径
の通常の爆薬を用いると伝爆性は良くなり、デカップリ
ング係数も１．４となり爆破轟中断は生じにくいが威力
が強すぎて岩盤を傷つけると云った問題が生じる。この
ため、薬径を細くすることなく、岩盤に作用する衝撃や
圧力をコントロールするために、特公昭６２−４５４７
９号公報のように、０．６〜０．９の低比重スラリー爆
薬を用いて爆破エネルギーを減少する方法も試みられた
が、デカップリング係数１．０〜１．５の範囲では岩盤
に作用する衝撃や圧力を十分に緩和するに至らず中程度
の効果しか得られなかった。このため、デカップリング
係数を１．５以上に大きくして岩盤に作用する衝撃や圧
力を緩和する試みもなされたが、爆轟中断現象の発生頻
度が増大すると云った問題を誘発し実用化するに至らな
かった。特に、こうした傾向は発破孔が２ｍ以上に長く
なる近年の制御発破工法では、それに従って爆薬の装薬
長が長くなるために爆轟中断現象の発生頻度が更に増大
すると云った問題があった。一般的な含水爆薬の比重調
整法は発泡体の添加量増減によって行なわれ、比重に下
げる場合は、発泡体の量も多く添加されることになる。
しかし、従来の含水爆薬では岩盤に作用する衝撃や圧力
を十分にコントロールする比重領域である０．６以下ま
でに下げるには、添加する発泡体の量が多くなり、ゲル
構造やエマルジョン構造の緻密性が失われ、起爆性や伝
爆性等の性能が悪化すると云った問題があり、比重０．
６以下の領域において制御発破に使用できる通常の爆薬
径である２０〜３０φｍｍでは長期には起爆性や伝爆性
を安定化することは、極めて困難な問題とされていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
欠点を解決するために、従来含水爆薬のグァーガム等の
高分子類や油類とその乳化剤等の粘稠化剤で品質を保全
すると云った方法に依らない品質の保全方法を模索し、
鋭意研究を重ねた結果、酸化剤及び水を主成分とする実
質的に粘稠化剤を含まない成分を微小発泡体の粒子表面
及び／又は粒子間に吸着、保持させることにより、従来
含水爆薬の品質保全に不可欠であるが同時に爆轟反応阻
害因子でもあるグァーガム等の高分子類や油類とその乳
化剤等を実質的に必要としないで品質を保全する方法を
確立し、従来含水爆薬では安定した伝爆性を長期に得る
ことが困難とされたデカップリング係数２．０近傍にお
いても安定した起爆性や伝爆性等の性能品質を長期に保
全することを見出し本発明を完成させた。

【０００５】すなわち、本発明は酸化剤及び水を主要成
分とする実質的に粘稠化剤を含まない成分を微小発泡体
の粒子表面及び／又は粒子間に吸着、保持させてなる爆
薬又はその薬包と制御発破工法を組み合わせることによ
り爆轟中断をおこさず、又、岩盤を傷つける事もなく岩
盤を切断できる制御発破工法である。本発明の爆薬は、
酸化剤及び水を主要成分とする高濃度塩溶液を集合する
微小発泡体の粒子表面や粒子間の隙間に吸着、保持する
構造を長期に安定して形成することにより、従来含水爆
薬のゲル構造やエマルジョン構造が有する機能、即ち高
濃度塩溶液から成長しようとする結晶を抑制する働きや
成分の均一分散を長期に安定的に保全する。従って、本
発明の爆薬は、従来の含水爆薬において、性能品質保全
上に不可欠であった増粘剤及びその架橋剤、又は油類及
びその乳化剤を実質的に必要とせずに、性能品質が長期
に保全できるばかりでなく、従来の含水爆薬では、安定
した性能品質の維持が困難であった低比重領域において
も長期に性能品質を保全することができる。こうした本
発明の爆薬の構造は、熱を加えると発泡する有機の未発
泡微粒子と上記の高濃度塩溶液を均一混合して、これを
加熱して上記の未発泡微粒子を発泡することによっても
形成することができ、又、上記の高濃度塩溶液を加熱し
固形塩分を少なくしたのちに、微小発泡体粒子の集合体
と混合する事に依っても形成することができる。

【０００６】本発明で使用される微小発泡体としては、
例えば、ガラス、シラス、アルミナ、ケイ酸ナトリウ
ム、真珠岩、黒曜石等から得られる１０００ミクロン以
下の無機発泡体やフェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素
樹脂、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデン−アクリロ
ニトリル共重合体、塩化ビニリデン−メタクリル酸メチ
ル共重合体等塩化ビニリデン系の共重合体、ポリスチレ
ン、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル等ビニル
系重合体等から得られる５００ミクロン以下の有機発泡
体がある。好ましくは有機発泡体であり、特に塩化ビニ
リデン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル
とメチルメタクリレート共重合物〔エクスパンセル社
製；０５３ＷＵ（登録商標）〕の未発泡微粒子の発泡体
や発泡微粒子〔エクスパンセル社製；エクスパンセル
（登録商標）〕は安定した伝爆性を維持する好適な微小
発泡体である。

【０００７】微小発泡体の粒径は、１０００ミクロン以
下であれば十分使用できるが、より好適な粒径は１５０
ミクロン以下である。又、高濃度塩溶液からの結晶成長
を抑制し、性能を長期に安定するためには、実質的に球
状で球の表面が親水性で滑らかなものが望ましい。本発
明で使用される、微小発泡体は全組成に対して１〜２０
重量％が使用され、１重量％未満では、微小発泡体の吸
着、保持する高濃度塩溶液量が少ないために、性能の経
時劣化を助長する。又、２０重量％を越えると伝爆性が
低下する。有機微小発泡体は無機微小発泡体に比べて少
量にて比重調整が出来るばかりでなく、可燃剤の機能を
有する優れた比重調整剤である。又、本発明で精緻な制
御発破を実現を可能にする最良の爆薬密度は０．２〜
０．６の領域である。

【０００８】本発明で使用される酸化剤としては、硝
酸、塩素酸、過塩素酸等無機酸のアンモニウム、アルカ
リ金属、アルカリ土類金属等の塩であり、単独又は組合
せにより構成される。これらのうち、硝酸アンモニウム
や硝酸ソーダは安価で反応性に富む好適な酸化剤であ
る。本発明では酸化剤は全組成に対して４５〜９５重量
％使用される。４５重量％未満では酸素バランスが負と
なって発破後ガスが悪くなり、９５重量％を越えると爆
薬成分中に固形成分が過剰となって伝爆性が阻害され
る。好ましくは５５〜９０重量％である。本発明に使用
される水は全組成に対して、２〜２０重量％が使用され
る。２重量％未満では固形成分が多くなり殉爆性能が低
下する。又、２０重量％を越えると薬性が軟くなり、取
扱性が悪くなる。

【０００９】本発明では鋭感剤は必ずしも必要でない
が、一般的なスラリー爆薬に用いられる硝酸モノメチル
アミン、硝酸モノエチルアミン等の硝酸アルキルアミ
ン、硝酸ヒドラジン又はエチレングリコールモノナイト
レート等が使用できる。これらのうち、硝酸モノメチル
アミンは爆薬の調整が容易で且つ長期に安定した伝爆性
を得るのに特に好ましいものである。又、補助的に用い
られる鋭感剤としては、通常のスラリー爆薬に用いられ
るもので良く、例えば、ペイント級アルミニウム粉を補
助鋭感剤として用いると、更に良好な伝爆性が得られ
る。本発明では必ずしも鋭感剤を必要としないが、安定
した性能を容易に得るための鋭感剤は、全組成に対して
１０〜４０重量％使用される。１０重量％未満では冬期
の低温下での爆轟性が低下し、４０重量％を越えると感
度が高くなり、製造時の安全性に支障をきたす。好まし
くは１５〜３０重量％とするのが望ましい。

【００１０】本発明で使用されるその他の成分として、
リン酸エステル等の界面活性剤、尿素等の分解抑制剤及
び石炭粉末、澱粉等の酸素バランス調整剤がある。又、
増粘剤は製造粘度を高め微小中空粒子間に不要の空隙を
作る等で性能低下の原因となるので、実質的に必要とし
ないが何等使用を制限するものではない。本発明の爆薬
の製造方法は、例えば硝安、硝酸ソーダ、水及び必要に
応じて硝酸モノメチルアミン等の硝安の分解を助けるも
のの各々を規定量混合した塩溶液を５０〜７０℃に加温
混合して塩類固形物の多くを溶解した混合塩溶液を作
る。次いで規定量の微小発泡体に前記混合塩溶液を添加
混合し、微小発泡体の粒子表面及び粒子間に前記混合塩
溶液を吸着、保持（付着）させた構造とする方法、硝
安、水及び必要に応じて硝酸モノメチルアミン等の硝安
の分解を助けるアミン類の各々を規定量混合した混合塩
溶液と発泡性の有機未発泡粒子との混合物を８０〜１５
０℃に加熱し、前記の有機未発泡粒子を発泡させ、該発
泡体の粒子表面及び粒子間に前記の混合塩溶液を吸着、
保持（付着）させた構造とする方法により爆薬組成物を
得る方法である。加熱発泡により得られる爆薬組成物
は、その発泡条件により組成物に含まれる水分が蒸発等
で減少方向で変動したり、発泡体の一部が破壊され融着
状態を呈することで雷管起爆性や耐水性が改善される優
れた製造方法である。

【００１１】

【実施例】次の実施例により本発明を説明する。なお、
裸爆速、雷管起爆性、伝爆長及び鉄管の割れ具合の測定
は下記の方法によって行った。（裸爆速）予めポリエチレンラミネート紙筒又はナイロ
ン６６フィルムチューブに充填した爆薬包（薬径２５ｍ
ｍ、薬長３００ｍｍ）を６号雷管にて起爆し、イオンギ
ャップ法にて爆速を測定した。尚、経時性能評価のため
製造１年後を追加測定した。

【００１２】（雷管起爆性）予め、ポリエチレンラミネ
ート紙筒又はナイロン６６フィルムチューブに充填した
爆薬包（薬径２５ｍｍ、薬長１００ｍｍ）を約−５〜−
２０℃の冷凍庫に約１０時間貯蔵したのち、６号雷管に
て起爆し、爆薬包が完爆する時の薬温を測定した。尚、
経時性能評価のため製造１年後を追加測定した。（伝爆長及び鉄管の割れ具合）予め、ポリエチレンラミ
ネート紙筒又はナイロン６６フィルムチューブに充填し
た爆薬包（薬径２５〜３０ｍｍ、薬長１５０〜３００ｍ
ｍ）を鉄管（管径約２８〜６８ｍｍ、管長３００ｃｍ）
に装薬（装薬長約３００ｃｍ）し、装薬した爆薬包の一
端を６号雷管にて起爆し、爆薬包の完爆する長さを伝爆
長として測定し、爆薬包の完爆による鉄管の破壊状態の
良否を鋼管の割れ具合として測定した。尚、経時性能評
価のため製造１年後を追加測定した。

【００１３】（実施例１〜３）硝安９０．５部、水９．
５部の混合塩溶液と表１に示す量の有機未発泡体（塩化
ビニリデンとアクリルニトリルの共重合体にイソブタン
を内包した微粒子）との混合物を、１００〜１５０℃に
加熱した平板の上に滴下することにより、前記の水の一
部を約２０〜６０重量％蒸発減少させながら前記の混合
物内に生じる有機微小発泡体の粒子表面及び粒子間に前
記の混合塩溶液を吸着・保持させてなる表１記載密度の
爆薬を得た。ついで、前記の爆薬をポリエチレンラミネ
ート紙筒（表１記載の薬包径）に加圧充填して爆薬包と
した。その後、５日経時後の爆薬の裸爆速、雷管起爆
性、伝爆性及び鉄管の割れ具合を測定した。その結果を
表１に示す。

【００１４】（実施例４〜５）硝安４５部、硝酸モノメ
チルアミンナイトレート３０部、水９部、硝酸ナトリウ
ム１６部の混合塩溶液と表１に示す量の有機未発泡体
（塩化ビニリデンとアクリルニトリルの共重合体にイソ
ブタンを内包した微粒子）との混合物をナイロン６６フ
ィルムチューブの薬包（表１記載の薬径）に堆積膨張を
見込んだ量を充填し、容器空間部の空気を実質的に抜気
し、該薬包を８０〜１５０℃にて加熱して、前記の混合
塩溶液を発泡した粒子の表面や粒子間の隙間に吸着・保
持させる。これにより、薬包内部の爆薬表面に有機樹脂
層を形成した表１記載密度の爆薬を得る。その後、５日
経時後の爆薬の裸爆速、雷管起爆性、伝爆性及び鉄管の
割れ具合を測定した。その結果を表１に示す。

【００１５】（実施例６）硝安４５部、硝酸モノメチル
アミンナイトレート３０部、水９部、硝酸ナトリウム１
６部の混合塩溶液と表１に示す量の有機未発泡体（塩化
ビニリデンとアクリルニトリルの共重合体にイソブタン
を内包した微粒子）との混合物を、１００〜１５０℃に
加熱した平板の上に滴下することにより、前記の水の一
部を約２０〜６０重量％蒸発減少させながら前記の混合
物内に生じる有機微小発泡体の粒子表面及び粒子間に前
記の混合塩溶液を吸着・保持させてなる表１記載密度の
爆薬を得た。ついで、前記の爆薬をポリエチレンラミネ
ート紙筒（表１記載の薬包径）に加圧充填して爆薬包と
した。その後、５日経時後の爆薬の裸爆速、雷管起爆
性、伝爆性及び鉄管の割れ具合を測定した。その結果を
表１に示す。

【００１６】（実施例７〜８）硝安４５部、硝酸モノメ
チルアミンナイトレート３０部、水９部、硝酸ナトリウ
ム１６部の混合塩溶液と表１に示す量の有機微小発泡体
〔エクスパンセル５５１ＤＥ（登録商標）；エクスパン
セル社製〕を混合し、前記の混合塩溶液を前記有機微小
発泡体の粒子表面及び粒子間に吸着・保持させてなる表
１記載密度の爆薬を得た。ついで前記の爆薬をポリエチ
レンラミネート紙筒（表１記載の薬包径）に加圧充填し
爆薬包とした。その後、５日経時後の爆薬の裸爆速、雷
管起爆性、伝爆性及び鉄管の割れ具合を測定した。その
結果を表１に示す。

【００１７】（実施例９）硝安４５部、硝酸モノメチル
アミンナイトレート３０部、水９部、硝酸ナトリウム１
６部の混合塩溶液と表１に示す量の有機微小発泡体〔エ
クスパンセル５５１ＤＥ（登録商標）；エクスパンセル
社製〕と微小発泡体〔スコッチライト（登録商標）；Ｂ
２８／７５０；スリーエム社製〕を混合し、前記の混合
塩溶液を前記微小発泡体の粒子表面及び粒子間に吸着・
保持させてなる表１記載密度の爆薬を得た。ついで前記
の爆薬をポリエチレンラミネート紙筒（表１記載の薬包
径）に加圧充填し爆薬包とした。その後、５日経時後の
爆薬の裸爆速、雷管起爆性、伝爆性及び鉄管の割れ具合
を測定した。その結果を表１に示す。

【００１８】（実施例１０）硝安４５部、硝酸モノメチ
ルアミンナイトレート３０部、水９部、硝酸ナトリウム
１６部の混合塩溶液と表１に示す量の有機微小発泡体
〔エクスパンセル５５１ＤＥ（登録商標）；エクスパン
セル社製〕と無機微小発泡体〔ウィンライト（登録商
標）；ＭＳＢ５０１１；イヂチ化成製〕を混合し、前記
混合溶液を前記微小発泡体の粒子表面及び粒子間に吸着
・保持させてなる表１記載密度の爆薬を得た。ついで前
記の爆薬をポリエチレンラミネート紙筒（表１記載の薬
包径）に加圧充填し爆薬包とした。その後、５日経時後
の爆薬の裸爆速、雷管起爆性、伝爆性及び鉄管の割れ具
合を測定した。その結果を表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】比較例を以下に示す。（比較例１〜３）硝安５０部、硝酸モノメチルアミンナ
イトレート２８部、水１２部の高濃度塩溶液をつくる。
ついで前記の高濃度塩溶液へ表２に示す量の有機微小発
泡体〔エクスパン５５１ＤＥ（登録商標）；エクスパン
セル社製〕と無機微小発泡体〔スコッチライト（登録商
標）；Ｂ２８／７５０；スリーエム社製〕を添加混合し
たのち、グァーガム１部と硝酸ナトリウム７部を添加し
均一混合する。ついでアルミ粉２部を添加し、更に微量
の架橋剤〔ライオックス；三晶（株）〕を均一混合して
表２記載密度のスラリー爆薬を得た。ついで前記のスラ
リー爆薬をポリエチレンラミネート紙筒（表２記載の薬
包径）に加圧充填し爆薬包とした。その後、５日経時後
のスラリー爆薬の裸爆速、雷管起爆性、伝爆性及び鉄管
の割れ具合を測定した。その結果を表１に示す。

【００２１】（比較例４〜６）硝安７８．３部、硝酸ナ
トリウム４．７部を水１１．６部に加え、９０℃で完全
に溶解して高濃度塩溶液を得る。一方、炭素質燃料〔ポ
リワックス（登録商標）；６５５；トーヨー・ペトロラ
イト社製〕２．７部と乳化剤としてソルビタンモノオレ
ート２．７部とを９０℃で溶融混合させ可燃剤の混合物
を得る。これに前記高濃度塩溶液をゆっくり添加して、
９０℃で加温下で撹拌乳化を行なった。乳化後更に高速
撹拌してエマルジョンを得た。ついで表２に示す量の無
機微小発泡体〔スコッチライト（登録商標）Ｂ２８／７
５０；スリーエム社製〕と前記エマルジョンとを７０〜
８０℃で混合混和してなる表２記載密度のエマルジョン
爆薬を得た。ついで前記のエマルジョン爆薬をポリエチ
レンラミネート紙筒（表２記載の薬包径）に加圧充填し
爆薬包とした。その後、５日経時後のエマルジョン爆薬
の裸爆速、雷管起爆性、伝爆性及び鉄管の割れ具合を測
定した。その結果を表２に示す。

【００２２】

【表２】

【００２３】

【発明の効果】本発明の制御発破工法は、従来の制御発
破とは異なり長孔制御発破においても爆轟中断を起こさ
ず、又、岩盤を傷つけることが少ないために発破現場の
作業効率や安全性が著しく改善される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化剤及び水を主要成分とする実質的に
粘稠化剤を含まない成分を微小発泡体の粒子表面及び／
又は粒子間に吸着、保持させてなる爆薬又はその薬包を
使用することを特徴とする制御発破工法。