石材採掘の包括ガイド：発破工具、材料、プロセス、安全対策

この記事では以下について説明します：1. 発破工具 2. 発破材料 3. 発破プロセス 4. 注意事項。

発破工具：

発破プロセスには以下の工具が必要です：

(1) ディッパー：

図2-5に示すように、必要な深さまで穴を掘るのに使用します。

(2) ジャンパー：

図2-6に示すように、発破孔を作るのに使用します。ほぼ垂直な孔を掘るのに効果的です。

(3) プライミングニードル：

図2-7に示すように、タンピング（充填締固め）中に孔を維持するために使用します。片端が尖った薄い銅棒で、もう片端に取り扱い用のループがあります。爆薬を孔に詰めた後、孔を締固め土で埋め、このニードルを中央に保持しておき、その除去または引き抜きにより、導火線挿入のための通路を形成します。

(4) スクレイピングスプーン：

図2-8に示すように、発破孔から砕石粉塵を除去・掻き出すのに使用します。片端に円形プレートが付いた鉄棒で、もう片端に取り扱い用ループがあります。

(5) タンピングバー：

図2-9に示すように、発破孔の再充填時に材料を締固めるのに使用します。直径10〜15mmの重い真鍮棒で、端部がわずかにテーパーしています。

発破材料：

発破プロセスには以下の材料が必要です：

(1) 起爆薬（雷管）：

起爆薬は、他の爆薬の爆発を誘発する装置です。直径6mm、長さ25mmの銅製シリンダー形状です。片端が閉じ、もう片端に突出した導火線があります。水銀雷酸塩6〜9グレインを部分的に充填。ダイナマイトを爆薬として採用する場合に使用。起爆薬は導火線または電気火花で起爆されます。

(2) 爆薬：

発破火薬とダイナマイトが一般的に爆薬として使用されます。発破火薬は黒色火薬とも呼ばれ、木炭、硝石（KNO3）、硫黄の機械的混合物です。木炭、硝石、硫黄の重量比は15：75：10です。場合によっては硝石がチリ硝石（NaNO3）で置き換えられることもあります。しかしチリ硝石は吸湿性があるため、長期保存は困難です。概算として、発破火薬量は以下の経験則で求められます——

発破火薬量(N) = (最小抵抗線(m))² × 1.50。

したがって、最小抵抗線L.L.R. = 1mの岩石に必要な発破火薬量は約1.50Nとなります。

ダイナマイトは、砂質土25%にニトログリセリン75%を浸透させたもので、この組成比は作業性質により変化します。厚いペースト状で、通常カートリッジで販売されます。非常に有毒で、皮膚接触で激しい頭痛を引き起こします。

発破に使用されるその他の爆薬は表2.3に示されています——

ここで、アルフレッド・ノーベル（1833-96）、19世紀末にダイナマイトを開発して世界的名声と富を得たスウェーデンの髭の天才が、その破壊力を悔やみ、その莫大な遺産をノーベル財団に託し、物理学、化学、医学、文学での卓越と平和推進に贈られるノーベル賞の財源としたことは特筆すべきです。

ノーベルは独身で、人造絹から映画フィルムまで350以上の特許を持ち、医学にも携わり、平和の大義にも情熱を注ぎ、余暇に詩やエッセイを書きました。

(3) 導火線：

爆薬を着火するために必要です。綿の小さなロープにタールでコーティングし、芯に微細な黒色火薬の連続糸を持つ形状です。良い導火線の燃焼速度は約10mm/秒で、燃焼速度により着火者が爆発前に安全な場所へ移動できるため、スローマッチ導火線と呼ばれることもあります。電気着火には特許取得済み電気導火線を使用。

発破プロセス：

発破は手掘りにより以下のように実施されます：

(i) ジャンパー、ディッパー、スクレイピングスプーンで必要な深さと直径の発破孔を作成。少量の水を間隔を置いて加え、岩石を軟らかくし粉塵をペースト状に変える。このペーストはスクレイピングスプーンで容易に除去可能。

(ii) 発破孔を清掃。小さな鉄棒に布や乾いた布切れを結び、回転させて乾燥させる。数回転後、棒を引き抜く。

(iii) 発破火薬またはダイナマイトの装薬を孔底に配置。プライミングニードル（薄い銅棒）を位置に配置。引き抜きを容易にするためグリスを塗布。

(iv) 発破孔の残り部分を、乾燥砂質粘土、ムーラム、蟻塚土で層状に充填。各層を強く締固める。締固めは真鍮タンピングバーで実施。タンピング中、プライミングニードルを頻繁に回転させ、孔が完全に埋まったときに容易に除去できるようにする。

(v) タンピング完了後、プライミングニードルを頻繁に回転させながらゆっくり引き抜き、長い狭い孔を残し、図2-10のように発破火薬またはダイナマイトを充填。

(vi) 導火線を孔に挿入し、孔外に約600〜900mm突出させる。これにより、上部の導火線と底部の装薬の間にリンクが形成される。発破プロセス図2-10。

ダイナマイトを爆薬とする場合、起爆薬を使用。安全導火線コイルから鋭利なナイフまたは導火線カッターで必要長さの安全導火線を真っ直ぐ切断。導火線の新しい切断端を起爆薬に優しく挿入し、起爆薬管内の薬剤に触れるまで入れる。

起爆薬のキャップ開口端をニッパーで優しく圧縮し、導火線を確実に固定。ダイナマイトカートリッジの一端を開け、真鍮ニードルで薬剤に穴を開け、起爆薬をダイナマイトカートリッジの穴に挿入。

カートリッジの紙を閉じ、起爆薬直上の導火線をワイヤーまたはツイーン（麻、綿等の2本以上の糸を撚った強力な紐）でしっかり固定。これを起爆カートリッジと呼び、導火線の自由端が孔外に出るよう優しく発破孔に挿入。

(vii) 導火線の自由端に着火。マッチまたは電気で実施可能。

電気着火には以下の利点があります：

(a) 着火作業を現場から遠距離で実施できるため安全性確保。
(b) 時間と労力の節約。
(c) 着火が同時であるため、爆薬効率が大幅に向上し、作業が経済的。
(d) 水中や湿った場所での着火に有用。
(e) 適切な信号配置により事故防止が可能。
(f) 不発の危険なし。

(viii) 爆発が起こり、岩石が小さなブロックに粉砕される。良い発破は鈍い音を生じる。これらのブロックを回収し、さらなる処理へ。

発破時の注意事項：

発破プロセスで重大な事故を防ぐため、以下の注意事項を守ること：

(1) 爆発失敗：

何らかの理由で装薬が爆発しないことがあります。この場合、失敗した孔の近くに新しい発破孔を作り、発破プロセスを繰り返します。新しい発破孔は失敗孔にあまり近づけないこと。多くの場合、新しい発破孔の爆発で失敗孔の装薬も誘爆し、重大事故につながる可能性があります。

(2) 最小抵抗線：

岩石には亀裂、クラック、断層、層理面が含まれます。爆発時、ガスが発生します。発破孔が十分に締固められている場合、ガスが発破孔から出ることはできません。この場合、ガスは最小抵抗の経路をたどります。

このような線を最小抵抗線（L.L.R.）と呼びます。実践では、L.L.R.は装薬中心と最寄り岩石表面の最短距離として取り扱われます（図2-10参照）。L.L.R.の長さは、発破プロセスで必要な爆薬量を決定する上で重要な役割を果たすため、慎重に決定すべきです。

(3) ニードルとタンパー：

これらは銅、真鍮、青銅製でなければならず、鋼製であってはなりません。鋼が岩石に衝突すると火花が発生します。したがって鋼製だと早期爆発が起こり、重大事故につながる可能性があります。

(4) 発破予告：

発破実施エリアに誰も立ち入らせないこと。周辺の適切な場所に予告標識や赤旗などの視認可能なサインを設置。夕方遅くや早朝の発破作業は避けるべき。発破作業の固定時間を公衆に周知。

(5) 安全距離への退避：

導火線は、作業員が着火後に安全距離まで退避できるものでなければなりません。大規模工事では、爆発前に作業員を安全な場所へ誘導するため、ホイッスルやサイレンを使用することがあります。

(6) 浸水：

発破孔に水が入る場合、爆薬装薬を薄い鉄板や防水紙に入れるべきです。

(7) 熟練監督：

発破作業は、訓練され経験豊富な人のみに任せるべきです。責任者は、発射された装薬数と聞こえた爆発数が一致することを確認すべきです。

(8) 保管：

爆薬は非常に慎重に保管すべきです。火薬庫または倉庫として知られる、特別に建設された建物に保管すべきです。

爆薬保管の注意事項は以下の通り：

(i) 停電時、必要なら懐中電灯のみ使用し、いかなる場合も油ランプは使用しない。
(ii) 関係者以外を火薬庫敷地内に立ち入らせず、許可された者は火薬庫用靴または釘のない靴を着用。
(iii) 起爆薬を他の爆薬から完全に隔離。
(iv) 異なる爆薬を別々の箱に保管。
(v) 照明用電気配線は隠蔽し、有資格者が頻繁に点検。露出した仮設配線を許可しない。
(vi) 爆薬を慎重に取り扱い、決して投げたり落としたりしない。
(vii) 火薬庫から半径50m以内での火気使用と喫厳禁。
(viii) 火薬庫は住宅、重要構造物、公共場所、燃料貯蔵場所から離れた場所に設置。
(ix) 火薬庫境界に高い有刺鉄線フェンス、注意標識を設置し、見張りが24時間監視。
(x) 火薬庫を落雷から保護し、完全な避雷針を両端に設置。
(xi) 倉庫は常に施錠し、鍵は責任者が厳重に管理。
(xii) いかなる場合も、稼働中の窯や炉から0.50km以内に火薬庫を建設しない。
(xiii) 雷雨接近中や雷雨時は、いかなる場合も火薬庫を開けず、誰も火薬庫付近に留まらない。