掘削と発破

掘削と発破は、発火のために岩を砕くための爆発物やガス圧発火花火などの他の方法の制御された使用です。ダム、トンネル、道路建設などの採掘、採石、土木で最も頻繁に実施されています。ロックブラストの結果は、しばしばロックカットとして知られています。

掘削と発破では、現在、さまざまな組成と性能特性を持つさまざまな種類の爆薬が使用されています。比較的硬い岩には、岩を砕いて破壊するために高速の爆発物が使用され、軟岩には低速の爆発物が使用され、より多くのガス圧と大きなヒービング効果が生成されます。たとえば、20世紀初期のブラストマニュアルでは、黒色火薬の効果をくさびの効果と比較し、ダイナマイトの効果をハンマーの効果と比較しました。今日の鉱業で最も一般的に使用される爆薬は、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。

トンネルボーリングマシン（TBM）が登場する前は、掘削が不可能な硬い岩を通る長いトンネルを掘削す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、Lötschbergベーストンネルの建設など、トンネルの建設に依然として使用されています。 TBMを使用してトンネルを構築するか、ドリルアンドブラスト法を使用してトンネルを構築するかの決定には、いくつかの要因が含まれます。トンネルの長さは、岩石トンネルの大きなTBMの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、ドリルトンネルや爆風トンネルよりも高速であるため、トンネル1メートルあたりの価格は低くなります。これは、TBMを使用して建設する方が短いトンネルは経済的でない傾向があるため、通常はドリルとブラストによって建設されることを意味します。地面の状態を管理することは、地面のさまざまな危険に適したさまざまな方法での選択に大きな影響を与える可能性があります。

歴史

マイニングでの爆発物の使用は、ハンガリー（現在のスロバキア）の町バンスカーシュティアブニツァで機械式工具の代わりに火薬が最初に使用された1627年に遡ります。イノベーションはヨーロッパとアメリカ大陸に急速に広がりました。

岩を爆破するための標準的な方法は、かなりの深さまで穴を開け、火口の先に火薬を入れてから、穴の残りを粘土または他の柔らかいミネラル物質で満たして、できる限りきつく。その後、このプロセス中に穴に敷かれたワイヤーが取り外され、火薬の列に置き換えられました。この列車はスローマッチで点火されました。多くの場合、グリースを塗った茶色の紙でできており、発砲した人が安全な場所に到達するのに十分な時間をかけることができます。

この方法の不確実性は多くの事故につながり、関係者の安全性を改善するためにさまざまな対策が導入されました。 1つは、鉄粉を、火薬用の通路を形成するために銅製のものに交換することでした。もう1つは、安全ヒューズの使用です。これは、安定した均一な速度で燃焼する防水コードに挿入された小さな火薬の列で構成されていました。これはその後、爆発物を点火するために電荷を供給するために使用される長いワイヤーに置き換えられました。水中爆破にこの方法を最初に使用したのは1839年にチャールズパスレーが採用したもので、スピットヘッドで出荷の危険にさらされていた英国軍艦HMS ロイヤルジョージの残骸を破壊しました。

イギリスの土木技師ウィリアム・クビットが18,000ポンドの火薬を使用して、南東鉄道の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したときに、岩石を除去するための初期の主な使用は1843年に発生しました。約40万立方ヤードのチョークが、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る演習で移動されました。

掘削と発破は、火薬（1850年代に建設された米国のブルーリッジトンネルなど）を使用して産業化以前の時代には使用が制限されていましたが、ダイナマイト（特許取得済み）などのより強力な（より安全な）爆薬までは使用されませんでした1867）、電動ドリルが開発され、その可能性が完全に実現されました。

掘削と発破は、世界中のトンネルの建設に成功しました。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、ユングフラウバーン、さらには世界で最も長い道路トンネルであるレールダルストゥネレンもこの方法で建設されました。

1990年に、米国では21億kgの商業用爆薬が消費され（1人あたり12 m3）、爆破にかかる推定支出は1993〜35億〜40億ドルになりました。今年、ソビエト連邦は総量で27億kgの爆発物（1人あたり13 m3）を消費し、オーストラリアは1人あたり45 m3の爆発物を1人あたり最高で消費しました。

手順

名前が示すように、ドリルとブラストは次のように機能します。

• 岩にいくつかの穴が開けられ、爆発物で満たされています。
• 爆発物を爆発させると、岩が崩壊します。
• 瓦Ruが取り除かれ、新しいトンネルの表面が強化されます。
• 目的の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（および各穴が受け取る爆発物の量）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ともに、トンネルがほぼ円形の断面を持つことを保証します。

運転中、ブラストマットを使用して、爆風を封じ込め、ほこりや騒音を抑え、フライロックを防ぎ、時には爆風を誘導します。

ロックサポート

トンネルまたは掘削が進むにつれて、岩が掘削に落ちるのを防ぐために屋根と側壁を支える必要があります。岩石支持の哲学と方法はさまざまですが、典​​型的な岩石支持システムには次のものが含まれます。

• ロックボルトまたはロックダボ
• ショットクリート
• リブまたはマイニングアーチと遅れ
• ケーブルボルト
• 現場コンクリート

通常、ロックサポートシステムには、ロックボルトとショットクリートの組み合わせなど、ロックサポートで特定の役割を担うことを目的としたこれらのサポート方法が多数含まれます。

ギャラリー

• Tamrock Scout 700によるブラストホールドリル
• ユタ州ビンガムキャニオン鉱山での爆破孔掘削。発破のために準備されているドリル穴のパターンに注意してください。
• ANFOによる爆破穴のロード
• 新たに発破した岩の表面。これはプリスプリットと呼ばれ、滑らかな顔を残す技術です。
• ロックブラストによって形成されたSideling Hillの道路カット
• フライロックの防止とダスト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中のクリアランスゾーンを示すマップ。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）。