JPS6235039B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、遅発***に関し、より詳しくは感熱
性爆薬の点爆薬に隣接して、発熱燃焼性組成物の
延時薬を設けた電気式および非電気式***に関す
る。 遅発***技術は、地下および地上の***作業に
おいて、岩石の破砕と転置を向上させ、振動、騷
音および岩石のとびちりの制御をより高め、パウ
ダーフアクター（powder factor）を低下させ、
***コストを下げる手段として広く実施されてい
る。短時間すなわちミリセコンド遅発***（例、
公称遅発秒時が約1000ミリ秒以下の***）ならび
に長時間（普通）遅発***（例、公称遅発秒時が
約1000ミリ秒より長いもの）が、各種の***要件
の必要に応じてこれまでに開発されてきた。現在
では、ミリセコンドMS遅発***が採石、露天掘
りおよび建設事業用の遅発***として最も多用さ
れており、これらはまた地下の鉱山においてもマ
ルチプル・ロウ・スラビング（multiple row
slabbing）***、ストウプ（stope）***および
その他の複数の列状の穴が自由面（free face）
になるまでくずれていく鉱業***用に使用されて
いる。一般にMS遅発***は、長時間遅発***に
比べて、より短時間の遅発間隔で点火されていく
連続した穿孔間の相互作用のために、岩石をその
前面からより遠くまで移動させる。市販の１系列
における一連の***の遅発秒時の公称間隔は、短
遅発秒時（lower−delay―period）MS***につ
いては25ミリ秒程度の短時間であることが多い
が、これは長遅発秒時MS***では100ミリ秒ま
で、また長時間遅発***では約500〜600ミリ秒ま
でとなりうる。 連続した遅発、特にMS遅発***に対する重要
な要件は、同じ遅発定格の多数の***の遅発時間
が***ごとに変動しないでできるだけ均一である
ことである。指定公称遅発秒時が同一の一群の雷
管の遅発秒時の公称値からの変動は、任意の遅発
時間が隣接している２個の***の点火間隔が８ミ
リ秒以下には縮まらないような程度であることが
望ましい。これは、許容される最大変動が、25ミ
リ秒遅発間隔の系列の***では±８ミリ秒、50ミ
リ秒系列の***では±21ミリ秒、100ミリ秒系列
の***では±46ミリ秒となることを意味する。良
好な均一性がないと、その遅発パターンから予期
されるような望ましい破砕、振動低下などを得る
のが困難となる。 遅発***においては、遅発間隔、すなわち、電
気または衝撃エネルギーの付与から***の爆ゴウ
までに経過する時間は、点火系と感熱性爆薬の点
爆薬との間に、発熱燃焼性組成物からなる延時薬
を介在させることにより達成される。この延時薬
の燃焼速度と筒状の延時薬の長さとで遅発間隔が
決まる。或る種の***では延時薬は、包囲要素を
使用せずに、直接***外筒の中の点爆薬の上に圧
入して装填されているが、通常は延時薬は、たと
えば米国特許2999460（第１図）および3021786
（第２図）に示すように、厚肉の剛性キヤリアー
管体（carrier tube）の内部に収容される。キヤ
リアー管体の使用は、これを用いるとより少量の
装薬量（すなわち、単位長さ当りの装薬重量）
で、延時薬を長持ちさせる（より長い遅発秒時を
与える）ことができ、それに伴なつて延時薬の全
重量も小さくなるので、***外筒を破裂させた
り、遅発時間に有害な影響を及ぼしたりする恐れ
がなくなる点で望ましい。 当該分野で従来公知の延時薬キヤリアーは大部
分が厚肉の金属（通常、鉛）管体である。ただ
し、前出の米国特許2999460には、その第１図に
示す厚肉キヤリアーがたとえば鉛またはプラスチ
ツク管体であると記載されている。また、米国特
許2771033には、可撓性の繊維製品のおおいで包
囲された延時薬組成物のコアが記載され、米国特
許2773447には、延時薬が燃える際に融解する薄
い紙または繊維製品でおおわれた外被により包囲
された延時薬コアが記載されている。 本発明は、一端が一体的に閉鎖された管状の金
属外筒の中に、閉鎖端部側から順に、 (a) 爆薬組成物〔例、圧入された粒状四硝酸ペン
タエリトリツト（PETN）〕からなる添装薬、 (b) 感熱性爆薬組成物（例、アジ化鉛）からなる
点爆薬、 (c) 発熱燃焼性組成物（例、ホウ素／鉛丹混合
物）からなる延時薬、および (d) 延時薬点火用の点火装置 が収容されてなる遅発***の改良を提供する。こ
の改良は、延時薬と管状金属外筒の内壁との間
に、好ましくは厚みが少なくとも約0.5mmのポリ
オレフインまたはポリフルオロカーボンの層を設
け、点爆薬は管状金属外筒の装薬中に点爆薬が延
時薬の中に侵入するのを実質的に阻止するような
形態とすることからなる。 本発明の好適態様において、延時薬と点爆薬の
間に、この両薬品間の界面が管状金属外筒の中心
軸付近の狭い部分のみに限られるようにバリアー
層（例、ポリオレフインまたはポリフルオロカー
ボンの層）を設けることによつて、点爆薬を、こ
れが延時薬の中に侵入するのを阻止するような形
態にする。この態様では、一端が開口端部であ
り、他端が軸方向オリフイスが貫通している閉鎖
部であり、この閉鎖部が点爆薬に隣接するように
管状金属外筒の中に入れ子式に嵌めこまれた管状
ポリオレフインまたはポリフルオロカーボンカプ
セルの中に延時薬を収容するのが特に好ましい。 別の態様では、延時薬はポリオレフインまたは
ポリフルオロカーボン管状の中に収容され、点爆
薬は、その上に上記の管体を圧入したときに点爆
薬が延時薬の中に実質的に侵入しうる程度に撹乱
されることがないように十分に圧粉化された形態
にする。 本発明の好ましい遅発***は、さらにポリオレ
フインまたはポリフルオロカーボン製の延時薬収
容管体またはカプセルの中に入れ子式に嵌めこま
れた管状剛性金属カプセルをも備えている。この
剛性金属カプセルは一端が開口端部、他端が貫通
した軸方向オリフイスを設けた閉鎖部であり、こ
のカプセルの閉鎖部は延時薬に隣接し、開口端部
は好ましくは***の点火装置に向かいあつてい
る。 以下、図面を参照して、本発明を詳述する。 第１図において、１は一端が一体的に閉鎖され
ている金属外筒、２は粒状爆薬組成物からなる添
装薬、３は粒状感熱性爆薬組成物からなる点爆
薬、４は粒状発熱燃焼性組成物からなる延時薬、
そして５は外筒１の内部に滑り嵌めで収容されて
いるポリオレフインまたはポリフルオロカーボン
製の管状カプセルである。カプセル５は一端が開
口端部６、他端が軸方向オリフイス８を設けた閉
鎖端部７になつている。カプセル５は延時薬４の
収容器具またはキヤリアーであり、その側壁は延
時薬４と外筒１の内壁との間に介在するポリオレ
フインまたはポリフルオロカーボン層となり、そ
の閉鎖端部７は点爆薬３の上にこれに接して配置
されていて、点爆薬３と延時薬４の間のバリアー
層として作用する。軸方向オリフイス８のため
に、薬品３と４の間に小さな軸方向界面９が存在
している。 カプセル５の内部にはこれと滑り嵌め状態で金
属製の管状カプセル１０が収容されており、この
カプセル１０も一端は開口端部１１で、他端が軸
方向オリフイス１３を設けた閉鎖端部１２になつ
ている。カプセル１０は、カプセル５の内部に、
閉鎖端部１２が延時薬４の上に直接のるように収
容されている。閉鎖端部１１は点火装置１４に面
しており、点火装置１４は感熱性点火薬組成物１
５、一対の脚線１６および高抵抗の橋線１７から
構成される。点火薬１５はプラスチツク製点火カ
ツプ１８の内部に収容されている。みぞ付きゴム
栓１９が点火薬１５の上にかぶさるように外筒１
の開口端部にしつかりはめこまれていて、耐水性
の締切り部を形成すると共に、脚線１６の先端を
外筒１の内部に堅固に配置する作用を果してい
る。 実施例 １ 添付図面の第１図に示した***を次のように製
作した。外筒１は標準的な***外筒、たとえば長
さ5.486cm、外径0.73cm、内径0.66cmの5052系アル
ミニウム合金製外筒であつた。添装薬２は
PETN0.49ｇからなり、これを外筒１に入れて、
とがつたプレス・ピンで1220〜1335ニユートンの
力で圧入した。点爆薬３はデキストリン処理アジ
化鉛と粗大なジニトロクレゾール鉛塩との85／15
混合物（重量比）0.17ｇであり、この混合物を外
筒１に装填して、平らなピンで1335ニユートンの
力で圧入した。カプセル５は、長さ2.16cm、外径
6.5mm、内径5.3mmの高密度ポリエチレン製のもの
で、軸方向オリフイス８の直径は1.3mmであつ
た。カプセル５を、点爆薬３がオリフイス８を通
つてカプセル５の内部に入るのを防ぐような形状
の軸方向に先端が切りとられたピンで、890ニユ
ートンの力で外筒１の中に圧入した。延時薬４は
カプセル５の中にゆるく装填され、これは多硫化
物系ゴムで粒状化された（grained）ホウ素と鉛
丹との混合物であつて、延時薬の量（したがつ
て、その長さ）と混合物のホウ素含有量は、達成
すべき遅発時間に応じて変えた。 工業用青銅製のカプセル１０は、長さ11.9mm、
外径0.561cm、肉厚0.5mmであつた。軸方向オリフ
イス１３の直径は2.8mmであつた。カプセル１０
は1290ニユートンでカプセル５の中に着座させ
た。 点火装置１４の構成要素は、プラスチツク製
（例、ポリエチレン製）の点火カツプ１８、多硫
化物系ゴムで粒状化された感熱性点火薬１５（こ
の場合は２／98ホウ素／鉛丹混合物0.27ｇ）、お
よびプラスチツクで絶縁された金属（銅または
鉄）製の２本の脚線１６であり、脚線１６の裸に
された先端は、点火薬の中に埋めこまれた直径
0.0396mm、抵抗1.00オームの橋線１７に接続され
ていた。点火カツプ１８をカプセル５の上に着座
させた。 上記の***を９種類の遅発時間で製作した。各
***は最短の遅発時間から25または50ミリ秒づつ
長くなつていく異なる公称遅発秒時を与えるよう
に選定した延時薬を含有していた。各遅発時間で
製作した***群のロツトの中から25個の***を、
空気中27℃で点火して実際の遅発秒時について試
験した。結果は次の第１表のとおりであつた。

【表】 対照実験 カプセル５をナイロンまたはポリホルムアルデ
ヒド―アセタール樹脂から形成した以外は上記と
実質的に同様に製作した***（公称遅発秒時：
200ミリ秒）の場合には、これを点火したときに
***外筒１が破裂してしまつた。これは、このよ
うなプラスチツクの分解により発生したガスに原
因があると思われる。 実施例 ２ 実施例１に記載の指定段別番号３、７および９
の遅発***を、空気中21℃および水中27℃で点火
したときの遅発秒時について試験した。各段の雷
管をこの２種類の条件の両方で試験した。結果
を、従来技術の段別番号３および９の遅発***を
同一条件下で試験したときに得られた結果と合わ
せて、次の表に示す。試験は各段につき各条件下
で10回行なつた。従来技術の***ではポリエチレ
ンカプセル５を省略した。

【表】 実施例 ３ 第１図に示した構造の実施例１に記載の***を
第２図に示すように変更を行なつた。この変更に
よりカプセル５をポリオレフインまたはポリフル
オロカーボン管体２０、この場合は２個の突き合
わせに接続したポリエチレン管体部材（全長1.8
cm、外径0.64cm、内径0.54cm）と交換した。点爆
薬３、管体２０およびカプセル１０の外筒１への
装填に使用した圧入力は、実施例１でそれぞれ点
爆薬３、カプセル５およびカプセル１０を装填す
るのに使用した圧入力と同じであつた。こうして
得た指定段別番号６の***15個を10℃で点火した
ときの平均遅発秒時は202ミリ秒（σ＝８）、同じ
段別番号の***15個を27℃で点火したときは198
ミリ秒（σ＝5.7）であつた。 延時薬４のキヤリアーを有しない同じ段別番号
の従来技術の***（同一試験個数）は10℃で点火
したときの平均遅発秒時が187ミリ秒（σ＝９）、
27℃で点火したときが174ミリ秒（σ＝９）であ
つた。すなわち、この２種類の温度での時間差が
13ミリ秒もあるのに対して、本発明の遅発***で
はこの差はわずかに４ミリ秒である。 延時薬４のための金属製キヤリアーを有し、第
１図に示した装置１４の代りに電気マツチ点火装
置を備えた従来技術の***（同一試験個数）は、
平均遅発秒時が10℃で点火したときに213ミリ秒
（σ＝11）、27℃で点火したときに206ミリ秒（σ
＝９）（時間差７ミリ秒）であつた。 以上に述べた実施例は、本発明の遅発***が一
定条件下で点火したときに遅発秒時の良好な均一
性と予測可能性を示し、***の遅発秒時が従来の
***ほどは周囲環境（温度および媒質密度）によ
り著しい影響を受けないことを示している。ポリ
オレフインまたはポリフルオロカーボン製の延時
薬キヤリアーは、延時薬キヤリアーと金属外筒の
間のより良好な嵌合（したがつて、点爆薬のより
良好な密封）を与えると共に、爆発性の点爆薬上
で金属製延時薬キヤリアーを金属製***外筒に嵌
めこむのに伴なう摩擦関連の危険がなくなる点で
も有利である。さらに、ポリオレフインまたはポ
リフルオロカーボン製キヤリアーが遅発時間に及
ぼす有益な効果の１つとして、周囲の温度または
媒質（例、空気もしくは水）の変化による遅発時
間の変動が少ないということが挙げられる。 延時薬は発熱燃焼性組成物であり、たとえば約
100℃という高温に達することもある。そのため
に、この薬品は従来は金属製の厚肉のキヤリアー
に閉じこめるか、または金属製の***外筒の中に
直接装薬されてきた。上述した米国特許2999460
には、厚肉延時薬キヤリアー用として鉛またはプ
ラスチツクの管体が提案されているが、ナイロン
およびアセタール樹脂のような多くの周知プラス
チツクは燃焼する延時薬と接触したときに分解を
受け、***の一体性を損なうこととなり、そのた
めにその遅発特性は無効になつてしまう。このこ
とは、プラスチツク製の外筒（ケース）を備えた
従来の***、たとえば米国特許2767655に記載の
***が瞬発***（すなわち、遅発を行なわない雷
管）であることからも理解されうる。 本発明の遅発***の重要な特徴の１つは、点爆
薬が、好ましくは第１図に示すような延時薬キヤ
リアーとしてのポリオレフインまたはポリフルオ
ロカーボンカプセルのために、これが延時薬中に
侵入するのが実質的に阻止されるようになつてい
る形態をとることである。このキヤリアーカプセ
ルを粒状点爆薬の上に置いたときに、カプセルの
閉鎖端部がバリアーとなつて、点爆薬の粒子が延
時薬の中に侵入してくるのを防止する。この点爆
薬からの延時薬の隔離が本発明の***の遅発時間
の均一性に寄与すると考えられる。もちろん、点
爆薬と添装薬の起爆を確保するためには各種装薬
の列の間の連続性が必要であるので、完全な隔離
は実施できない。 実施例３に示すように、延時薬と点爆薬の間に
バリアー層が存在しなくても、点爆薬の装薬に用
いたプレス力がキヤリアー管体と延時薬をこの点
爆薬の上にのるように***外筒内に圧入したとき
に点爆薬のゆるんだ表面の変位を防止できる程度
に点爆薬を圧粉化する圧力であれば、良好な遅発
時間の均一性が同様に得られる。特に、延時薬キ
ヤリアーが開口管である場合、点爆薬に加えるプ
レス力は少なくとも約225ニユートンとすべきで
ある。 延時薬キヤリアー、すなわち第１図のカプセル
５または第２図の管体２０は、ポリオレフイン
（例、ポリエチレンもしくはポリプロピレン）ま
たはポリフルオロカーボン（例、ポリテトラフル
オロエチレン）の成形または押出加工により製作
される。このようなプラスチツク材料は***内で
発熱燃焼性の延時薬と直接接触した状態で使用す
るのに著しく適している。より詳しくは、これら
のプラスチツクは、これと接触している延時薬の
燃焼により生ずる熱にさらされたときに、***の
外筒の破裂を生ずる恐れのあるガス発生分解を経
ないで容易に融解する。たとえば350ミリ秒遅発
の場合について具体的に説明すると、プラスチツ
クのどの地点も約35ミリ秒の間１mmの火炎前面
（flame front）への露出（たとえば約1000℃の温
度で）に耐えることができなければならない。 点火衝撃（インパルス）の適用と***の爆発と
の間の時間間隔は延時薬の燃焼速度とその筒状体
の長さとで決まるのであるから、延時薬の組成が
一定であれば、より長い遅発時間の***に必要な
より長い延時薬に合わせるためにより長い延時薬
キヤリアーが必要となろう。そのため外筒１の長
さもより長くすることが必要となろう。延時薬の
直径はキヤリアーカプセルまたは管体の肉厚を変
えることにより変化させることができる。したが
つて、一定の延時薬組成で延時薬のカラム（円筒
体）の長さを長くすることにより遅発時間を長く
したい場合、延時薬の直径をその長さの全長また
は一部について小さくすることにより、延時薬の
全装薬量が***外筒が耐えられないほど多量にな
るのを避けることができる。本発明の遅発***に
存在するキヤリアーカプセルまたは管体がない
と、延時薬のカラムを長くすると延時薬の全装薬
量が多くなりすぎるので、より長い遅発時間を得
るのにより燃焼の遅い別の組成物を使用すること
が必要となる場合もあり、その結果、遅発時間の
均一性は悪化しよう。一般に、キヤリアー壁の肉
厚は約0.5mm以上、約1.7mm以下であり、延時薬の
直径は約３mm以上である。 本発明の好ましい***においては、一端が軸方
向オリフイスを備えた閉鎖端部になつている管状
剛性金属カプセル（第１図の１０）が、延時薬キ
ヤリアーのカプセルまたは管体の中に、その閉鎖
端部が延時薬の上にのり、好ましくはその開口端
部が***の点火端面（爆発端面ではなく）に面す
るように、入れ子式に収容される。この金属カプ
セルは、たとえば青銅、銅もしくは鋼製である
か、或いは十分な厚みがあればアルミニウム製で
もよい。この金属カプセルは延時薬キヤリアーを
これが***外筒に密着するように押しひろげ、延
時薬をその場に保持しておくのを助け、***外筒
を衝撃による破壊に対して補強する。 ***の各種装薬に対する組成に関しては、その
組成物がその目的とする機能を果す限り、本発明
では特に制限はされない。延時薬は、一定速度で
燃焼し、無通気口（ベントレス）遅発***に慣用
されている、固体酸化剤／還元剤の任意の無ガス
発熱反応性混合物でよい。このような混合物の例
は、ホウ素―鉛丹、ホウ素―鉛丹―二塩基性亜リ
ン酸鉛、アルミニウム―酸化第二銅、マグネシウ
ム―過酸化バリウム―セレン、およびケイ素―鉛
丹である。延時薬は少なくとも約890ニユートン
の力でキヤリアー内に圧入すべきである。 点爆薬は、延時薬組成物の燃焼により容易に起
爆する任意の感熱性爆薬組成物でよく、たとえば
アジ化鉛、雷酸水銀、ジアゾジニトロフエノール
などでよい。 添装薬として使用される組成物は、任意の慣用
添装薬、たとえばPETN、シクロトリメチレント
リニトラミン、シクロテトラメチレンテトラニト
ラミン、アジ化鉛、ピクリルスルホン、ニトロマ
ンニツト、TNTなどでよい。添装薬はゆるくつ
まつた状態でも、圧粉化されていてもよい。 本発明の***は電気式でも、非電気式でもよ
い。電気***用の好ましい点火装置は第１図に示
されている。しかし、米国特許2771033および
2773447に示されるもののような他の周知の電気
式点火装置も延時薬の点火に使用できる。非電気
***においては、電気式点火装置の代りに、米国
特許3021786の第２図および特願昭55−021756の
第２図に示すように、点火薬を導爆線の爆ゴウに
より加えられた圧力パルスによつて点火する点火
装置が用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、延時薬をポリオレフインまたはポリ
フルオロカーボン製カプセルの中に収容した本発
明の遅発電気***のタテ断面図；第２図は、延時
薬をポリオレフインまたはポリフルオロカーボン
製管体の中に収容した本発明の遅発***の部分タ
テ断面図である。 １…外筒、２…添装薬、３…点爆薬、４…延時
薬、５…延時薬カプセル、８…オリフイス、１０
…金属カプセル、１３…オリフイス、１４…点火
装置、１５…点火薬、１６…脚線、１７…橋線、
２０…延時薬収容管体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端が一体的に閉鎖された管状金属外筒の中
   に、閉鎖端部の側から順に、(a)爆薬組成物からな
   る添装薬、(b)感熱性爆薬組成物からなる点爆薬、
   (c)発熱燃焼性組成物からなる延時薬および(d)該延
   時薬を点火するための点火装置を収容してなる遅
   発***であつて、該延時薬と管状金属外筒の内壁
   との間にポリオレフインまたはポリフルオロカー
   ボンの層を設け、該点爆薬がその延時薬中への侵
   入が実質的に阻止されるような形態にあることを
   特徴とする遅発***。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の遅発***であつ
   て、該延時薬と点爆薬の間に、この両者の間の界
   面が該管状金属外筒の中心軸付近の小部分のみに
   存在する程度にバリアー層を存在させたもの。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の遅発***であつ
   て、該バリアー層がポリオレフインまたはポリフ
   ルオロカーボン製であるもの。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の遅発***であつ
   て、該延時薬が、該管状金属外筒の中に入れ子式
   に嵌めこまれた、一端が開口し、他端が貫通した
   軸方向オリフイスを設けた閉鎖部になつている管
   状のポリオレフインまたはポリフルオロカーボン
   カプセルの中に収容され、該カプセルの閉鎖部が
   該点爆薬に接しているもの。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の遅発***であつ
   て、該延時薬がポリオレフインまたはポリフルオ
   ロカーボン管体の中に収容され、該点爆薬が、そ
   の上に該延時薬収容管体を圧入したときに点爆薬
   が延時薬の中に侵入することができるほどは乱さ
   れないように十分に圧粉化された形態にあるも
   の。 ６ 特許請求の範囲第４項または第５項記載の遅
   発***であつて、該ポリオレフインまたはポリフ
   ルオロカーボン延時薬収容管体またはカプセルの
   中に、一端が開口し、他端が貫通した軸方向オリ
   フイスを設けた閉鎖部になつている管状の剛性金
   属カプセルを、該剛性金属カプセルの閉鎖部が該
   延時薬に接するように、入れ子式に嵌めこんであ
   るもの。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の遅発***であつ
   て、該剛性金属カプセルの開口端部が点火装置に
   面しているもの。 ８ 特許請求の範囲第４項または第５項記載の遅
   発***であつて、該延時薬収容管体またはカプセ
   ルがポリエチレンおよび／またはポリプロピレン
   製であるもの。 ９ 特許請求の範囲第４項または第５項記載の遅
   発***であつて、該延時薬収容管体またはカプセ
   ルがポリ（テトラフルオロエチレン）製であるも
   の。 １０ 特許請求の範囲第１項記載の遅発***であ
   つて、該延時薬が約0.5〜2.5％のホウ素を含有す
   るホウ素と鉛丹との加圧粒状混合物であるもの。 １１ 特許請求の範囲第１項記載の遅発***であ
   つて、該点火装置が電気エネルギーの供給により
   点火可能な点火薬を含有しているもの。 １２ 特許請求の範囲第１項記載の遅発***であ
   つて、該点火装置が導爆線の爆ゴウにより加えら
   れた圧力パルスにより点火可能な点火薬を含有し
   ているもの。