究胎文

研

究胎文

含 水 爆 薬 の 加 圧 爆 ご う性

松本 栄●,田中雅夫●

爆萩中に含有する気泡の状感変化がその燦ご う性 に特 に彫申 しやすい含水爆薬 を対食 として.

加圧爆 ごう供快漢把 を用 いた金森dスによる静圧加圧飲助 を行ない.従来型爆薬 と比較損射 し た｡また.含水偵燕のみについて静圧加圧牧の復元釈放 を行 なった｡

加圧状嘘における各和合水爆薬 と従来型爆燕の爆 ごう性 を比較 した場合,含水蜂毒掛ま全てに おいて外圧の好守 を受けやすいことを柵 した｡ しか し.政近,開発 されつつあるエマルジ 9 ン型含水但矧 ま

2 0k g/ c

J 加圧下 までは従来型熔矧 こ比 してもより安定 した爆 ごう性 を示 し.令 水爆薬中では外圧に対す る性能は股 も僅九でいる.一方.爆 ごう限界圧以上で一定時間加圧 し た彼の紀元性においては

A

l系 含水熔燕が瓜 も優れてお り.エマルジ ョン型爆#

J まA

L系 及 び

MMAN

系含水爆非に比 して劣る傾向にあることを砕渡 した.

I .

猪 首

含水爆薬 は爆薬中に含有する魚油の練細分俄 によっ て起爆感度等の故感化 を保 ち.爆薬 としての爆 ごう特 性 を捧持 するものT･, この気泡の粒径,分散状位等の 変化は爆 ご う性 に極めて大 きな野轡 を与える｡ Lr=が って,多政段発発破工法における前段の賛萌の爆発が 近接する後段の紫衣に形管 を与えるような近横発破で は爆薬が外88からの衝撃圧 を受けるため倍率中の気泡 は変勤 し爆 ごうに硬化 をもたらし苑常爆発の要田 とな ることは十分推頼 され る｡この近接発破における爆 ご う性の異常については哉破保安上

盃

蛮なBl留点 として 研究 を行なって来てお り報告 l)も出 している｡ また.

従来型爆薬についてのガス圧 による静圧加圧釈放 の報 告2)も出 されているが.帯音符は一迎の近按苑俄に関 する研究 として.特 に外圧 の彫守 を受けやすいとみ ら れ る含水爆薬 を対額 とし.加圧爆 ごう銑玖襲位 を用い た蛮来 d久による加圧爆 ごう鉄色 を行なった｡

含水爆薬には

A

l系

. MMAN

系及 びエマルジ ョン型 爆薬 を用 い.従来型爆薬 (屠質及び砂状爆薬) との爆 ごう性について静圧加圧状舷における糠迎及び拭敬啓 野内の衝撃圧 を刑定 し比軟検肘 した｡g!に.含水爆薬 については爆発限界庄以上で一定時間加圧 した掛 こ常 圧 にもどした場合の街元億 について も換附 した.

4 .

加圧爆 ごう鵬 笹の概要

本拭故裳厭本体の構造.寸法は

Fi g .

1に示す通 りで 上部の盃 を締 めた状櫨での内容積 は約 19Lであ る｡こ

昭和57年 9月8日受理

●公事賛辞研究所

〒

3 0

5茨城県筑波耶谷田部町小野川

1 6‑3 TEL 029 8 ‑ 5 4

1

3

266(ダイヤIL･イン)

の柴田本体部の材助 士全て ステ ンレス

鋼 ( SU

S‑304) を使用 している.

この相 客啓は帝塾訴 (100,50.

5 0mm)

穀 の高 さ

1 . 8m.

綻.

横 Im

の枠台中央鰍 こ容磐底部 と枠台の下 称枠 をボル ト掃めにて固定 し.その枠台上部 よ り懸吊 したエア‑シIJンダ‑ (7k

dc

d

.3 0 0mm

. ス トロー ク)に容鰐の義の上部 を棲絞 し.エアー シリンダーの 作動によって開閉する｡本容皆への加圧用蛮索ガス送 入管には外径

8 mm

の帝管 を使用 し.ボ ンベよ り池 正 装田 を通 して容執 こ連若 し,容常取付缶 と汲正装思Bl

に放けてある開閉..',レナで.専常内ガス圧 を国整する｡

この飢故容掛 ま本来敦 の目的上.容鮮内に圧入 した ガスの射れ を防 ぐことに好意 し.容常 と正の接触蝕に は OlJン〆をはめ密告本体の外何に放けた8個のアイ ボル トで

盃

を海中固定 させ る｡また.別定用 ケーブル 按挽娘子伽からのガスの漏れ を防 ぐため,これ らの捷 耗用嬉子には点火プラグを用いた｡

3.静圧加圧拭験

3 . 1

俄拭爆薬

鉱山用含水爆

薬 ( A

)系)

炭鉱用含水噸

非 ( A

l系)

4 0

0

g

検定晶 炭鉱用含水似

非 ( MMAN

系)

4 叫g

検定晶 エマルシ ョン型戊鉱用含水爆薬

4 00g

検定品

3

号特 白梅 ダイナマイ ト

Eq.S

侭布 く粉状)

供釈噸蕪は全て都政 1

0 0 g.

薬径

3 0mm

で薬包包装の 状位で使用 した｡なお.薬包の包装形怨は従来型爆薬 とエマルシ ョン爆射 ま耗巻 タイプであ り,他の含水爆 薬 はポ リエチ レン包装の ソーセージタイ7'である｡尭 攻使用時の亦iaは

1 5

℃ である｡

K8gy6KBYaku.Vol.43.No.5

.1 9 82 ‑ 3 29‑

Fi g. 1 Te s t

ve s s e l 3. 2

夷戟方法

実験方法は

Fi g.

1に示す加圧爆 ご う耗敦容坪内に供 試爆薬 (1

0 0 g)

の雷管挿入部 を容常底部側 に して懸吊 し,雷管脚線,

爆速計測用及び トリガー用導線 を各 々 の端子 に籍線 し

た雀 に上部重 を閉 じてアイボル トを締 め付 けて密閉 し

,ボ ンベ よ り窒素 ガスを減圧装置 (高 症 ,低圧用

2

系列

) を濁 して容器 中に送入 し加圧す る｡

容器内の加圧

力値 は基部 に取付 けた半導体式小型圧 力怒換辞(豊田工機 払 圧

力判定範

恥 J o o kg/ cm 2

凋 有 振動数

1 0 0 KHz

)

を増巾辞 を介 してデジタルボル トメ ー ターに接続

し,その出力値か ら換辞 して求 めた｡

加圧時間は容

辞内のガ ス圧 が所定 の圧力 に適 した後

5

分間 とし.加圧

状態 のままでl辞

発 6

号奄気雷管 で起 爆 した｡ この加

圧状態 にお ける爆 ご う性 の測定 として 爆速

及 び容筆 内の爆発衝撃圧 を計測 した｡

燦速測定はイ

オン探針法 を採用 し, イオ ン探針 にエ ナ メル銅線

( ￠0.

3mm)

を使 用 し,測定間隔 を

50m

m

としてJl'ル ス発生器 をi由してデジタルオシロスコー◆

9 ﹀ '1

1

V

a

^6+

Vt9 ☆

MI･･l〜

‑330‑ Fig.2Circuitdi a gramoEpulsegenerat o

sa 0n与/point Fig.3ExAmple L J n Pli ngvel oci oldetonationvelocity

ty

, ･ 10

meAStJrCment (U遡uN)A

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2

0 51015.202530 G

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B;SllJrrlE叩lo暮1ye(All.perlコls11ble ) C ･.slurryE叩10事1ye

(

MNAN;perlnS

f

b

le)

D･.EEIUIslorLtypehplot1yetperlIlt暮1ble) E;P

e

r8111

1

bleOln的lte.

F;

Eq.S E x

plollyetpovdeT･type) Fi

g

. 4Reht inobetweendetonAtionvelocity

andgBtJgepressure.

7'(

2ch.8bit.4kword)

に按放し.サンプlJン〆速度

100ns/point.入力レンジ,土

1 0V

で計測 した｡なお, イオン探針嬢統頼子に点火ブラ〆を用いているためfB 唾のマイナス例 を

亡叩1oslves

ExpeTlmeTItJ11 c

o

ndltiollS

E mul sl o nt yp ee叩1 osl y e s l urr ye 叩. ( M H AN)i

Anblentga

s

PreSSuY･C

(gaugeP

r

eSSLlre)

Retentlonttmeurlder constanthighpress‑ ure

El叩Sedti口ebetween preiSIJrerelease and lr‑1tlatlon

3

0 Kg/^cm²

30 nl n.

O nl n.

30 K g /c m2 30 nl r l .

S nl r L .

R ef er e r l Ce

( s A mP ll n gyel ocl t y i 1 p/p ol nt. Y er tl ' c al; i4 v f ul ls c ‑1 e

P

^eak pr

e s

sure 32 kg/CR2

110 k g/ c m2 16 0 K g/ c nZ

Judgem

ent p ar tl alexp l l ) Si on e 叩l osl o n e 叩l os† o n Fi g. 5 Exa mp) c sofobs er ve dpr c s s ur cpr of i l e

T&b] e1 Ther e s ul t soEr e s t or a t i ont e s t s

ExS;r n ' d l. e i n . 盟

Exp一 os i ve s Ambi e ntga spT e S S ur e(即uge Pr e S S ur e ) de ( Ve Nom a t m/ ona t oc s e t i e i l on y l 3 0 kg/ c m

, 2

0kg/ )

c m

9

(Re t e nt i Ont i meundc rc Ons t anlhi ghpr e s s uT . e:3 0m i n. ) E] aps e dt i mcbe t we e npr e s s ur er e ] e A S e8ndi ni t ia t i on(

mi

rL)

5 3 0 9 0

1 5 0 3 0 1 90

A 4 . 42 0 4 . 0 [ De t ona t i onve l oci L y( m/s e e ) ] 3, 9 6 0 0 0 3 , 8 7 0 3 , 9 2 0

ら

4

,000

3 ,

87 0 ‑ 3 , 8 2 0

‑ ‑

3, 5 0 0 C 2, 9

6 0 2, 88 0 2 , 9 9 0 3, 2 7 0 3, 57 0

D 2

, 7 8 0 2

,960

‑ 2, 3 8 0 3 , 6 2 p 3 . 88 0 3 . 8 0 0 A ;sl ur r ye xpl os i ye(AI;Ronpe r m

i s s i bl e ) Sl ur r ye xpl os i ye(A l ;pe m i s s

i bl e ) Sl ur r ye xpL os i ye(MMAN;pe m i s s i

bl e ) Emu) s i ont ypee xpl

os i ve(pe r mi s s i bl e )

に示すよう

に半爆状位が綬 くことが隈められた｡

これ らの含水爆薬

と従来型爆薬

2

怒頬 を比牧 した場 合,Al系及びM

MAN系含水爆薬についてはその豊は

明 らかであるが,エマルシ

ョン型含水榛矧 ま従来型爆 薬がそれぞれ加圧力

1 0k dc

d 及び

1 5kg/ c

nT傾 速の低 下 を示十のに対 し,20

kg/ c

nf加圧下 までは梅噛な爆速 の低下は経めら

れず,従来型爆薬 よ り外圧の彫轡 を受

け軽 いことを示 している｡ しか し,それ以上の圧力下 では従来型爆薬よ り外圧 の好守 を受けやすいこ とが毘 められ る｡

4.

この襟元鉄敦復元拭験

は掛項の静圧加圧釈放括朱か ら明 らか となった各種含

水榛薬の加圧爆 ごう限界圧以上の圧力 で.これ らの含水爆薬 を‑定時剛加圧 した雀に常圧

に もどし一定時間放置 した場合

この粕 に用 いた供釈爆薬 は飢項 の供釈爆薬 の うち の

4

範頼 の含水侭非 のみ で.

供

釈但非 は全 て前項執政 と同様 に非丑 1

0

0

g

,非径

3 0mm

で薬 包包装 の状態 で使 用 したが.典故使用時 の燕泡 は20℃で行 な った｡

4 . 1

英検方法

前項 の静圧加圧紬 と同位 に

Fi g.

1に示 す加圧爆 ご う柵 零弔 中に供就爆薬 を懸 吊 し.雷管脚 頼及 びイオ ン探針導線 を接税磯子 に按統 させ た彼 ,癒糾 し老来 ガ スを送入 して加圧 す る.

この拭敦 にお いては供鉄棒非 の全 てに対 してゲー ジ 氏 .

3 0kg/ c

J 加圧 .加圧 時

岡3 0

分 とし.その後.加圧 ガ スを放出 し常圧 に もど した後 の放位時間 を.

5 . 3 0 . 90.

1

5031とし,それぞれの放位時 間 におけ る糠速 と容や 内 衝撃圧 を洞定 した｡ また.エマルシ ョン型含水爆音掛 こ ついては

2

0

kdc

nf加圧,加圧時脚 分,加圧稜の常圧 放匝時間

3 0.

抑 分の もとでの爆 速 及 び衝撃庄 刑定 を行 な った｡ この燦速及び衝撃庄 淑定方法は静圧 加圧 妖故 の場合 と同様 である｡

4 . 2

爽験結果

Ta bl e

lに各供拭爆薬 のそれぞれ の紬 条件におけ る爆速潤定結果 を示 し,喪 中右臓 に各耽科 の定常燦遠 位 を併紀 した｡ この定常倍速伍 は本来敦 方法 と同様 に 薬

血 1 0 0g.

薬径

3

0

T nm

噸 包 を

unc onE i ne

の状感で拭 験容軒中に懸 吊 し,薬温 20℃ で常圧 のもとでイオ ン振 針法によ り本来故 の爆速湘定方法 と同 じ方法 で計れ し た ものであ る｡

この定常爆遠位 と圧 力

3 0 kg/ cn l

,加圧時

耶 3 0

分で如 圧 した彼 の各館圧政隈時間 におけ る各就科 の爆逮測定 結果 を対比す る と,常圧放匪時間5分ではAl系 含 水 糠燕 は

2

徽類 とも定常糠適任 よ り高 い位 を示 すが,他 の

MMAN

系及 びエ1/レシ ョン型含水燦燕 は低 い伍 を 示 し.特 にエ･?ルシ Fン爆薬 は定常爆逆位 よ り梅姫 に 低 い伍 を示 している｡次に この常圧 放匿時間 の経過 に よる僻速 の変化 をみ る と

,Al

系鉱山用含水 爆 薬 は常 圧放fa時

r F ) 3 0

分以上 での蝶速伍 は定常燦逆位 と比較 し て多少 の蓮 はあるが,その豊 か らみ て爽故訊垂 を考慮 すれば定常偵速 に至 ってい るとみて さ しつかえない と 思 われ る. 生年

.Al

系及び

MMAN

系炭鉱用含水爆薬 は常圧 放慣時間

1

50分 !こお け る僻 逮伍 は未 だ定常燦逆 位 に比 して盛 はあるが,その過程か らふて時間 の在過 とともに復 元す る傾向が港 め られ る｡ しか し,エマル ジ ョン爆薬 は放紐時Pqめ鼓過 による爆速 の変化か ら判 断 して復元 の僻向止静 め られ ないが

.2 0 kg/ c

nt加圧 , 加圧時

m )

9

0

分わ復元釈放 では常圧放匿時 間9031で定常 燦速成 に近 づ き,その復元性 が温 め られ た,｡

このエマルジ ョン型含水燦薬 と

MMAN

系含水爆薬 の容辞内爆発衝撃圧 の比較例 を

Fi g. 5

に示 す｡.

MMAN

系含水爆薬 は静圧 加耗故結果か ら明 らかな よ うに

8 kdc

nl加圧 下 で不榛 となるが,エマ ルジ ?ン 爆薬 は

Fi g. 5

の左姫 の写苅例 のよ うに

3 0kdc

Dl加圧 下 で加圧時 間30分の静圧加圧 経 で も半棒状趣 であ るが 復元就験 では

MMAN

系含水爆薬 と同一就致条件 のも とで比較 した

Fi g. 5

からも明 らかなよ うに爆発衝筆圧 も蛤連任 と同様 に低 く.その改 元性 は他 の含水爆薬 に 比 して劣 ることが･窪 め られ る｡

5 .

考 察

静圧加圧状 店 におけ る爆 ご う性 を含水爆薬問 で比放 した場合

,Al

系 含水 爆 薬 が外圧 の彩 管 を受 けや す く, エマルジ ョン型含水爆薬 が最 も外圧 の男轡 を受 け廷 い ことが艶 め られ るが, この差 は爆薬 中に含有 され る気 泡 の状趣 が外圧 によ り影響 を受 け易 いか香 かによる も の と考 える｡す なわ ち

,Al

系含水爆薬中に含有 され る 免泡 は機械柁梓及 び化学的 な起泡 による もので気泡 自 体がその ままの状櫨 であ るため外圧 の影響 によ り気泡 の粒径お よび分散状 猿 に変化 を起 し易 いわ けである｡

これ に対 して

,MMAN

系含水爆薬 は成分 と して微 小 な多孔 質物 体 を含ん でい るため

,

この多孔質 な固体中 に気泡 が包 まれ る状倍 で存在す るため

Al

系 含 水 爆薬 に比 して外圧 の影響 を受 け軽 く, また.エマルジ ョン 型含水爆薬 では糠薬中に含有 す る免泊体 と してガラス マイ クロ′(ルー ン

( GMB)

を使用 しているため,気泡 が完全 に固体物 質中に包含 された状感 であ るか ら外圧 による気泡 の粒径 の変化及び逸 散等状態変化 が起 り穫 いため と考墳 す る.

この気泡体 として

GMB

を含有す るエマルジ ョン爆 薬 Iこつ いて本来敦結果 か ら考察す る と,､静圧加圧紙数 結果 では

2 0kg/ c

TZf加圧下 までは極埠 な糠速の低下 もな く従来型爆薬 と比較 して も爆速 の変化 は少 な く安定 し ている｡ これ は前述 したよ うに爆薬 中に含 まれ る気泡 が

GMB

であ るため外圧 の彩管 を受 け好 い こ とを立証 す る ものであ るが

･2 5kg/ C

.d加圧 で加持時 間

5

分 また は

2 0kg/ c

TJ加圧 .加圧 時間

3 0

分峨 条件下では半爆 となる結果 か ら

GMB

の破壊 が推療 され る｡ しか し, これ を復 元釈放結果 か らみ た場合,

2 0 kg/ c

rJ加圧,加 圧時間

3 0

分 の復元釈放 では常圧放匠時間9031T･定常爆 ご うに復元 して いるこ とか ら. この捜度 の圧 力下 では 爆薬中の

GMB

は破壊 され ない もの と推 察 で きる.

これ は

GMB

の静水圧 による加圧破壊拭敦子‑ タ3) か らも明 らかである｡すなわ ち,本来敦 に使用 したエ マルジ ョン爆薬 I土含 まれ る

GMB

は8

‑

28

〝5

0 タイプ の もので,静水圧

5 0kg/ c

TR加圧 以下では破壊率

0%

の 結果 が示 され ている｡ したが って

,GMB

の破 威圧以 下 でエマルジ ョン爆薬 が半鰍 態 とな る要因 としては 侭燕中に含 まれ る

GMB

以 外 の挽城的梶梓等 によって

K8gybKiyaku

.Vo

J

.

43

.No. 5.1 9 82 ‑ 3 3 3

‑

生ずる171)‑な曳抱体の崩乱 逸散等が紳 するもの と考えられる｡ しか し

,3 0 k g / c

tJ加正下で加庄時間

3 0

分の初元棚 県から判断 して圧力

3

0

k dc

Jで加圧 し た場合には

GMB

の静水圧血圧柵 の夙豊屯田内払床 の

GMB

の攻城 も考えられる｡

次に.含水頼非の復元性について考頼すると,本英 故の静圧加圧釈放 と街元釈放では逆の括典が得られて いる｡この結果から判断 して含水爆燕の復元性 も加圧 爆ごう性 と同掛 こ爆薬中に含 まれ る気泡の性状が政 も 彫甲するものと考える｡すなわち

,AI

系含水 埠串 の

ように萩中に含 まれる気泡が全て気泡 自体そのままの 状趣である場合は加圧状怨では気泡の粒径の変化及び 逸敬啓の現魚は起 りあいが,常圧にもどせば気体の件 軌 ま容馴 二元にもどるため爆ごう性 も容易に復元する

もの と考卓する｡

6.

結 拍

2

奄類の従来型爆薬 と4郷 の含水爆薬についての 静圧加圧状位における爆ごう性及び

4

種類の含水爆薬 についての加圧爆ごう限界庄以上に加圧 した状舷から 常圧にもどした場合のを元性について検討 した結果, 供就爆薬中の全ての含水爆薬は加圧状態で起爆 した場 令.加圧力の増加に従い埠速低下から爆ごう中断に至 るが,これらの現食は爆薬中に含まれる気泡の状趣密 化に起因することを槻 した｡

また,屯元性においても爆薬中に含有する気泡の性 状が大きく皆守することを究明 した｡

文 献

l )松本,田中,青田 ;採鉱 と保安 1 9

,8,

09 71 ) 2 )日本曲庸餅武史工場第二研究罷.工皐火轟協会建.

25,6.

0 9 6 4 )

3)日本油庸㈱化薬研究所実故賛科 (1 9 出)

Jk

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I ti sy e r yi mpor t antt ok now t hee E L e c tofbubbl e sc ont ai ne d i ns l ur r y e xpl o ‑

s i y e sont he i rde t ona t i onpr ope r t i e s ,e s pe c i a l l yunde re nha nc e da mbi e ntpr e s s ur e . Thea ut hor s ,t hc r e E or e ,c onduc t e de xpe r i me nt s us i ng t he de t ona t i on t e s t v e s s e l whi c hc a n bepr e s s ur iz edbyhi g h pr e s s ur eni t r oge n g as .

Thee xpe r i me nt swe r ec i L r r ie doutt l nde rt woki ndsofpr o c e dur e s .OT l ei st ha t t hea mbi e ntpr e s s ur ei ns i det heve s s e li ske pta tt hec o ns t a ntpr e s s ur ei nt her a nge of2t o2 0kg/ c m)dur i ngt hede t ona t i o nt e s t . The

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Fr om t hee xpe r i me nt st hef ol l owi ngr e s ul t swe r eobt ai nc d･

Compa r i ngwi t ht hec o nve nt i ona le xpl os i ve ss uc ha Spe r m i s s i bl edy na m i t ea nd

Eq.

Se xpl o s i v e ,t hee mul s i o nt ypee xpl os i v e a nd s l ur r y e xpl os i v e s t e s t e d we r e mor ee a s i l ya gg r a v a t e dbye l a bor a t e da mbi e ntpr e s s ur ei nt J I CC O nS t anthi g h ･pr e s ‑ s ur et e s t s .

Thes l ur r ye xpl o s i ve sc o nt ai ne dt hes e ns i l i ヱ e rS uc ha sAlorMMAN we r e mor ee a s i l ya E E e c t e dbye nha nc e da mbi e ntpr e s s ur e t ha J lt hee mul s i on t ypee xpl

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B i v e ･ Butt hef or me re xpl o s i y e swe r es upe r i ori nt he . pe r E or J na nC e r e c ov e r y a f t e r T I Or ma l i 組t i ono ft hea mbi e ntpr e S S ur ei nt her e s t or a t i ont e s t s .

( ◆ De p8 r t me ntOEMi ni nga ndS8 E e t y.Na t i ona lRe s e a r dll ns t i t t l t ef orPo l l ut i on a r L dRe s o ur c e s ,1 6 ‑ 3.Ono ga w A ,Ya t a be .I ba r a ki ,J a pa n. )

‑3 3 4‑

工兼火薬協会蕗