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掘削と発破は、爆発物やガス圧爆破花火などの他の方法を制御された状態で使用して、岩を砕いて掘削することです。採鉱、採石、ダム、トンネル、道路建設などの土木工事で最も頻繁に実施されています。岩石発破の結果は、岩石カットと呼ばれることがよくあります。
現在、掘削と発破には、組成と性能特性が異なる多種多様な爆薬が使用されています。比較的硬い岩石を粉砕して破壊するために、高速爆薬が使用されます。一方、軟岩では、より高いガス圧と大きな起伏効果を生み出すために低速爆薬が使用されます。たとえば、20世紀初頭の発破マニュアルでは、黒色火薬の効果をくさびの効果に、ダイナマイトの効果をハンマーの効果に例えていました。[1]現在、採掘で最も一般的に使用されている爆薬は、ダイナマイトよりもコストが低いため、ANFOベースのブレンドです。
トンネル掘削機（TBM）が登場する前は、掘削が不可能な硬い岩盤に長いトンネルを掘る唯一の経済的な方法は、掘削と発破でした。今日でも、この方法はレッチュベルクベーストンネルの建設など、トンネル建設に使用されています。トンネルをTBMで建設するか、ドリル＆ブラスト方式で建設するかの決定には、多くの要素が含まれます。トンネルの長さは、岩盤トンネル用の大型TBMは資本コストが高いため対処する必要がある重要な問題ですが、通常、TBMはドリル＆ブラストトンネルよりも速いため、トンネル1メートルあたりの価格は低くなります。[2]つまり、短いトンネルはTBMで建設する方が経済的ではない傾向があり、そのため通常はドリル＆ブラストで建設されます。地盤条件の管理も、地中のさまざまな危険に適したさまざまな方法の選択に大きな影響を与える可能性があります。
歴史
鉱山における爆薬の使用は1627年に遡り、[3]ハンガリー（現在のスロバキア）のバンスカー・シュチャヴニツァの町で機械工具の代わりに火薬が初めて使用されました。この技術革新はヨーロッパとアメリカ大陸全体に急速に広まりました。
岩を爆破する標準的な方法は、かなり深いところまで穴を掘り、穴の奥に火薬を詰め、残りの穴を粘土か何か他の柔らかい鉱物でしっかりと押し固めて、できるだけ密閉するというものでした。この過程で穴に敷かれたワイヤーは取り除かれ、火薬の列に置き換えられました。この列は、火薬を塗った茶色の紙でできたスローマッチで点火され、点火した人が安全な場所にたどり着くのに十分な時間燃えるように作られていました。[4]
この方法の不確実性により多くの事故が起こり、関係者の安全を向上させるためにさまざまな対策が導入されました。1つは、火薬の通路を形成する鉄線を銅線に置き換えて、火薬を早期に点火する可能性のある火花を排除することです。もう1つは、安全導火線の使用です。これは、防水コードに挿入された小さな火薬列で構成されており、一定かつ均一な速度で燃焼します。これは後に、爆薬を点火するための電荷を供給するために使用される長いワイヤに置き換えられました。この方法を水中爆破に最初に使用したチャールズ・パスリーは、1839年にスピットヘッドで船舶の危険となっていた英国軍艦ロイヤル・ジョージの残骸を解体するためにこれを採用しました。[4]
岩石除去のための発破の初期の主要な使用は、1843年にイギリスの土木技師ウィリアム・キュービットがサウス・イースタン鉄道建設の一環としてドーバー近くの高さ400フィートの白亜の崖を除去するために18,000ポンドの火薬を使用したときに起こりました。約400,000立方ヤードの白亜が除去され、会社は6か月の時間と7,000ポンドの費用を節約したと推定されています。[4]
掘削と発破は、産業革命以前の時代には火薬を使用して限定的に使用されていましたが（ 1850年代に建設された米国のブルーリッジトンネルなど）、ダイナマイト（1867年に特許取得）などのより強力（かつ安全）な爆発物や電動ドリルが開発されるまで、その可能性は完全に実現されませんでした。
掘削と発破は世界中でトンネル建設に効果的に使用されており、特にフレジュス鉄道トンネル、ゴッタルド鉄道トンネル、シンプロントンネル、ユングフラウ鉄道トンネル、さらには世界最長の道路トンネルであるラールダルトンネルはこの方法を使用して建設されています。
1990年に米国で消費された商業用爆薬は21億kg（1人当たり12m3 ）で、1993年の爆破費用は推定35億～40億ドルだった。この年、ソ連は爆薬消費量27億kg（1人当たり13m3 ）で総量トップだった。また、オーストラリアは1人当たり45m3 で同年最も爆薬消費量が多かった。[5]
手順
名前が示すように、掘削と発破は次のように機能します。
- 爆風パターンが生成される
- 岩に多数の穴が開けられ、部分的に爆薬が詰められます。
- 爆発力を周囲の岩に導くために、穴の中にステミングと呼ばれる不活性物質が詰め込まれている。[6]
- 爆発物を爆発させると岩が崩壊します。
- 瓦礫が除去され、新しいトンネルの表面が補強されます。
- 希望する掘削が完了するまでこれらの手順を繰り返します。
穴の位置と深さ（および各穴に投入される爆薬の量）は、慎重に構築されたパターンによって決定され、個々の爆発の正しいタイミングと相まって、トンネルの断面がほぼ円形になることが保証されます。
作業中、発破マットは爆風を封じ込め、粉塵や騒音を抑え、飛散岩を防止し、時には爆風を方向付けるために使用されることがある。[7] [8]
ロックサポート
トンネルや掘削が進むにつれて、掘削孔に岩石が落ちないように天井と側壁を支える必要があります。岩石支持の考え方と方法は多岐にわたりますが、一般的な岩石支持システムには次のものがあります。
通常、岩盤支持システムには、岩盤ボルトと吹付けコンクリートの組み合わせなど、岩盤支持における特定の役割を果たすことを目的とした、これらの支持方法がいくつか含まれます。
ギャラリー
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Tamrock Scout 700 による発破穴掘削 -
ユタ州ビンガム キャニオン鉱山での発破孔掘削。発破のために準備されている掘削孔のパターンに注目してください。 -
ANFOによる発破孔の充填 -
岩肌を新たに爆破。これはプレスプリットといって、表面を滑らかに残す技術です。 -
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飛石防止と粉塵抑制のためのタイヤブラストマット。 -
石灰岩採石場での発破作業中の除去ゾーンを示す地図。これらの通知は測量士によって作成されます (地形を参照)。 -
参照
参考文献
- ^ モーリス、ウィリアム（1910年頃）。『射撃手のためのガイド』。ロンドン：「The Electrician」Printing and Publishing Company Ltd.、pp. 79–80。
- ^ Kolymbas, Dimitrios (2005).トンネル工事とトンネル力学: トンネル工事への合理的アプローチ. Springer-Verlag. pp. 444. ISBN 3-540-25196-0。
- ^ Gary L. Buffington、「建設現場と地表採掘現場での発破技術」Wayback Machineで2023年7月28日にアーカイブ、アメリカ安全技術者協会（2000年）。
- ^ abc The National Cyclopaedia of Useful Knowledge、第3巻、(1847)ロンドン、チャールズ・ナイト、p.414。この記事には、パブリックドメイン
であるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ Persson, Per-Anders (1994). Rock Blasting and Explosives Engineering . CRC Press. p. 1. ISBN 0-8493-8978-X。
- ^ 第7章「ボーリング孔への積み込み」Archived 2021-04-21 at the Wayback Machine、国立公園局ハンドブック「爆発物の輸送および使用」Archived 2021-01-18 at the Wayback Machine、1999年、最終更新2007年、110ページ。
- ^ Hansen, TC編 (2004)。解体されたコンクリートと石材のリサイクル（イラスト版）。フロリダ州ボカラトン：CRCプレス。p. 284。ISBN 0-203-62645-1. 2023年7月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年11月10日閲覧。
- ^ 「ケープレイ爆破事故のような事件はまれとみなされる」www.cbc.ca . CBCニュース. 2015年8月27日 . 2015年8月31日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年9月26日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、岩石爆破に関連するメディアがあります。