少量装薬発破方法および装置

专利摘要:
本発明は、少量装薬発破方法、ならびにそれに用いる削岩ユニットおよびフロントガイドに関するものである。削岩ユニット（４）に設けられた削岩機（６）によって、まず孔（１５）を掘削すべき材料に対して穿孔し、次いで穿孔工具（７）をその孔から引き出す。次に、推進薬を有する１つ以上の推進剤（１８）を、送りビーム（５）に接続して設けた推進剤供給路（１３）を介して孔の底部へと供給する。その後、孔を密封し、推進剤に点火すると、高ガス圧が発生し、それによって掘削すべき材料において破砕を生じる。推進剤の供給および点火中、削岩機は孔に対して平行に保たれる。
公开号:JP2011508121A
申请号:JP2010540152
申请日:2008-12-16
公开日:2011-03-10
发明作者:エルッキ アホラ、；ベイッコ ライサネン、
申请人:サンドビク マイニング アンド コンストラクション オサケ ユキチュアＳａｎｄｖｉｋ Ｍｉｎｉｎｇ Ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｏｙ；
IPC主号:E21B7-02

专利说明:

[0001] 本発明は、削岩機によって掘削すべき材料に対して穿孔し、穿孔後に、推進薬を有する少なくとも１つの推進剤を孔へと穿孔ユニットによって供給する少量装薬発破方法に関する。また、この後、推進剤に点火する前に、孔を密封する。少量装薬の点火によって孔に高ガス圧が発生し、それによって掘削すべき材料に破砕が生じる。]
[0002] さらに、本発明は少量装薬発破用の削岩ユニットに関するものである。削岩ユニットは、送りビームと、送りビームの前部に設けられたフロントガイドと、削岩機と、削岩機に接続された穿孔工具と、削岩機および穿孔工具によって作られた孔へ推進薬を有する推進剤を供給することができる推進剤供給路とを含む。本発明はさらに、送りビームの前部に配置され穿孔工具が通るフロントガイドに関する。]
[0003] 本発明の分野は、独立請求項の前段において詳細に記載される。]
[0004] 少量装薬発破において、推進薬または同様の少量装薬を有する推進剤を孔に配する。推進剤に点火すると、高ガス圧が孔において発生する。孔における高圧によって、穿孔すべき材料における破砕が制御されることとなる。従来の爆薬発破に対する少量装薬発破の利点は、穿孔後の点火に対して削岩機を穿孔位置から離して移動する必要がないことで、それは発破を継続的に行えることを意味している。さらに、少量装薬発破においては強力な応力波が発生しないので、破壊するべきでない岩石の部分はそのままで残り、サポートを必要としない。また、少量装薬発破は安全であり、粉塵の発生も少ない。]
[0005] 米国特許第5,308,149号は、削岩機と、送りビームによって割り出しを行うことが可能なカートリッジ挿入装置とを含む穿孔ユニットを開示している。まず、削岩機を用いて孔を穿孔し、次いでカートリッジ挿入装置を孔に位置するように割り出しを行って、カートリッジを孔に挿入する。カートリッジ挿入装置は重量感のある込め棒を含み、それによってカートリッジを穿孔した孔の底部へ押し込み、またそれによって孔の底部も密封する。国際公開第WO2006/099637号は、少量装薬発破用の他の機構を開示している。削岩機の他には、別個のカートリッジ挿入装置は必要ないが、カートリッジは加圧水によって削岩機のシャンクへ、さらにはドリルロッドを介してドリルビットへと供給され、それらはここから孔の底部へと導かれる。この方式の欠点は、発破が特注のドリルロッドとドリルビットとを必要とし、それらがカートリッジをその中に通して導くことができるように寸法決めされることである。]
発明の簡単な説明

[0006] 本発明は、少量装薬発破のための、新規で改良された方法および穿孔ユニットを提供することを目的とする。さらに、新規で改良されたフロントガイドを提供することを目的とする。]
[0007] 本発明による方法は、穿孔後に孔から穿孔工具を引っ張り、穿孔工具を孔の軸線から離して割り出しを行うことなく推進剤を穿孔ユニットに設けられた推進剤供給路から孔へと供給することを特徴とする。]
[0008] 本発明による穿孔ユニットは、推進剤供給路が穿孔工具に対して別個の部材であり、推進剤供給路が送りビームの前部に配されていることを特徴とする。]
[0009] 本発明によるフロントガイドは、スペースに接続された少なくとも１つのコネクタ取付器具を含み、コネクタ取付器具は、推進薬を有する推進剤を孔へと供給する推進剤供給路と接続可能であり、スペースは穿孔工具を受けるような寸法であり、穿孔の戻り方向において、穿孔工具の最外端部がコネクタ取付器具を越えて移動可能であり、これによって、接続の開放がコネクタ取付器具から穿孔工具の前側まで提供されることを特徴とする。]
[0010] 本発明の根本となる思想は、穿孔後に、推進剤を、工具に対して別個である推進剤供給路から孔へと供給することである。さらに、推進剤を供給している間は、削岩機および穿孔工具を孔の軸線上に保っている。]
[0011] 本発明の利点は、推進剤が工具を通して導かれることはないので、非常に普通の削岩工具を穿孔において用いることができることである。したがって、特別に寸法決めされたドリルロッドやドリルビットは必要としない。]
[0012] 本実施例の思想では、推進剤供給路がフロントガイドに接続して配される。]
[0013] 本実施例の思想では、推進剤供給路の最外端部が孔の底部へ押し込められ、次いで、推進剤が孔へと供給される。しかし推進剤供給路は、推進剤が点火される前に、孔から引き出される。推進剤供給路は、適切な移送装置によって送り方向および戻り方向に移動可能な可撓性チューブまたは同様のものでよい。]
[0014] 本実施例の思想では、穿孔後に、送りビームの前部に設けられた推進剤供給路から孔の底部まで自由接続を開放するのに十分な程度まで、穿孔工具が外側へと引き出される。推進剤は孔の底部へと、たとえば加圧水によって押し込められる。]
[0015] 本実施例の思想では、穿孔後に、送りビームの前部に設けられた推進剤供給路から孔の底部まで自由接続を開放するのに十分な程度まで、穿孔工具が外側へと引き出される。その後、推進剤は推進剤供給路から工具の前側へと供給され、次いで、推進剤は穿孔工具によって孔の底部へと押し込められる。]
[0016] 本実施例の思想では、水が穿孔工具を介して孔へと供給されて孔を密封する。あるいは、水は推進剤供給路を介して供給されて孔を密封する。また、穿孔工具および推進剤供給路の両方によって密封用の水を供給することも可能である。]
[0017] 本実施例の思想では、推進剤の点火中は、穿孔工具が孔へと押し戻される。これによって穿孔工具を孔の密封に係わらせることが可能になる。]
[0018] 本実施例の思想では、推進剤の点火中は、穿孔工具が孔の外側に保たれる。]
[0019] 本実施例の思想では、送りビームの前端部に設けられたフロントガイドは、掘削すべき材料に対して実質的に密封するようにフロントガイドを配することができる第１の密封部材を含む。さらに、フロントガイドは軸方向のスペースを含み、それを通って穿孔工具が配される。推進剤供給路はフロントガイドの軸方向のスペースと接続される。穿孔工具が戻り方向において推進剤供給路を越えて孔から引き出された後、自由接続が推進剤供給路から孔の底部まで提供される。これによって推進剤を工具の前側へと供給して、穿孔工具によって孔へと押し込むことができ、あるいは、加圧水を推進剤供給路から供給することによって推進剤を孔へと押し込んでもよい。軸方向のスペースを、少なくとも推進剤を供給している間は、穿孔工具に対して密封してもよい。]
[0020] 本実施例の思想では、穿孔ユニットは推進剤の点火を行う点火手段を含む。]
図面の簡単な説明

[0021] 本発明のいくつかの実施例を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
本発明による少量装薬発破用の穿孔ユニットを設けた削岩装置を概要的に示す。
ないし
推進剤供給路を孔へと押し込み、推進剤を孔の底部へと供給する本発明の実施例を示す概要的な上面図である。
ないし
推進剤を推進剤供給路から穿孔工具の前側へと供給し、加圧水によって孔の底部へと押し込む本発明の他の実施例を示す概要的な上面図である。
ないし
推進剤を推進剤供給路から穿孔工具の前側へと供給し、穿孔工具によって孔の底部へと押し込む本発明の第３の実施例を示す概要的な上面図である。
削岩ユニットの実施例を示す他の概要的な上面図である。 明瞭にするため、図面では本発明のいくつかの実施例を簡略化して示す。同様の参照番号は同様の構成要素を特定する。]
発明の実施例の詳細な説明

[0022] 図１に示す削岩装置１は、可動台車２と、３つの穿孔ブーム３ａないし３ｃと、各穿孔ブームに取り付けた３つの穿孔ユニット４ａないし４ｃとを含む。穿孔ユニット４は、少なくとも送りビーム５と、削岩機６と、送りビーム上で削岩機６を送り方向Ａおよび戻り方向Ｂに動かす送り装置５ａと、さらには、削岩機６に接続された穿孔工具７と、送りビーム５の前部に設けられてそれを通って穿孔工具７が配されているフロントガイド８とを含む。穿孔工具７は、１つ以上のドリルロッド９と、工具の最外端部に配したドリルビット１０とを含んでもよい。あるいは穿孔工具７は、最外端部にビットまたは同様のものを設けた“一体化したロッド”でもよい。穿孔工具、すなわちドリルロッド９およびドリルビット１０、あるいは一体化ロッドには、フラッシング剤供給必要量に応じた寸法の１つ以上のフラッシング剤供給路が設けられている。削岩機６は、穿孔工具上で衝撃パルスを発生して、それらを工具を介して掘削すべき岩石または同様の材料１１へと送る衝撃装置を設けたパーカッション式削岩機でもよい。このようなパーカッション式削岩機は、穿孔工具をその長手軸の周りで回転させる回転装置を含んでもよい。あるいは削岩機は、非衝撃式でもよく、その場合、穿孔は回転運動だけで行われる。本発明の基本思想に関する限りは、穿孔に用いられる穿孔技術は無関係である。少量装薬発破において用いられる推進剤は、台車２に設けた推進剤マガジン１２から供給路１３に沿ってフロントガイド８へ、さらには孔の中へと、図２ないし図１０に示すいずれかの方式で供給してもよい。あるいは推進剤マガジン１２ｃは、穿孔ユニット４に接続して配置してもよい。また、供給路１３を可撓性チューブなどの可撓性部材にすることも可能であり、穿孔装置３ｃが、図３に示すように供給路１３をフロントガイド８を介して孔へと供給することができる１つ以上の移送装置１４を含むことも可能である。] 図１ 図１０ 図２ 図３
[0023] 図２ないし図４は、削岩ユニットの実施例を示す上面図である。図２に示すように、孔１５は、削岩機とこれに接続した工具７とによって普通の手法で穿孔される。工具７は、送りビーム５の前端部に設けられて工具７を支持するフロントガイド８を介して配される。フロントガイド８には、送りビーム５に対して軸方向であるスペース５を設けてよく、それは図３に示すように、工具７が孔１５から戻り方向Ｂに引き出される場合に、工具７の前端部に配置されたドリルビット１０または同様のものを受けることができる。工具７は戻り方向Ｂにおいて軸方向に、少なくとも工具７が戻り方向Ｂにおいてフロントガイド８に設けられた供給路１３のコネクタ取付器具１７を越えて離れるのに十分な程度まで引っ張られる。これによって、自由接続を供給路１３から孔１５の底部まで提供することができる。したがって、削岩機６および工具７を孔から離して割り出しを行う必要がないが、それらは軸方向の簡単な運動によって移動するに過ぎない。また、穿孔工具７は穿孔後に取り外されず、穿孔線上で削岩機６に接続されて保たれる。この後、可撓性供給路１３を移送装置１４によってコネクタ取付器具１７を介して孔１５の底部へと押し込むことができる。供給路１３または少なくともその最外端部を、可撓性チューブまたは同様のもので構成してもよい。移送装置１４には１つ以上のリールを設けてもよく、これらには可撓性チューブが巻き付けられて、それをこれらから回転モータまたは同様のものによって孔へと供給することができる。さらに移送装置には、供給路１３を取り扱うために必要なガイドまたは巻き取りローラーを設けてもよい。供給路１３は、推進剤マガジン１２に接続され、そこから１つ以上の推進剤１８を加圧水によって孔１５の底部へと供給することができ、そこに供給路１３の自由端部が押し込められている。加圧水を、圧力源１９からフラッシング剤供給路２０を介して推進剤マガジン１２へ、さらには、供給路１３を介して孔１５へと供給することができる。あるいは推進剤を、加圧空気もしくは他の圧力媒体によって、またはワイヤなどの適切な押圧装置によっても、供給路１３を介して供給することができる。推進剤１８が供給された後、孔の底部は、供給路１３から水を供給して水で満たしてもよい。推進剤が供給されて孔の底部が満たされた後、供給路１３を孔から引き出してもよい。あるいは孔は、水で密封し、穿孔工具７によって物理的に塞いでもよい。工具７は、図４に示すように、孔の底部から所望の距離まで孔１５へと押し込められてもよい。次いで、水を工具７のフラッシング剤供給路２１を通して供給し、孔の底部を密封し、満たしてもよい。水が工具７または孔１５に配された供給路１３によって供給される場合、フロントガイド８に密封手段を必ずしも設ける必要はない。水が孔の底部に供給される場合、岩盤にあり得る亀裂が満たされ、孔が密封される。また、推進剤により生成される圧力が水を介して岩盤へと伝達される。] 図２ 図３ 図４
[0024] 図５ないし図７に示す穿孔ユニット４は、移送装置は含んでいないが、そこでは供給路１３がフロントガイド８に設けた取付器具１７に対して不動に接続されている。供給路１３は、チューブ、可撓性チューブまたはいずれかの適切な供給路でよい。フロントガイド８の前部には、第１の密封部材２２を設けることができ、それによってフロントガイドの軸方向のスペース１６を掘削される材料に対して密封することができる。さらに、工具７とフロントガイド８との間に第２の密封部材２３を設けることができる。また、工具７が穿孔後に戻り方向Ｂにおいて図６の示す位置まで引き戻された後で、ドリルビット１０が、たとえば円錐状の表面によって、軸方向のスペース１６に対して密封されるようにすることもできる。穿孔後、１つ以上の推進剤１８を加圧水によって供給路１３から工具７の前側へと供給してもよい。推進剤１８を、図７に示すように、供給路１３からまたは工具７のフラッシング剤供給路２１から供給される加圧水によって、さらに孔１５の底部へと押し込んでもよい。工具７を、推進剤１８の点火中はスペース１６において保ってもよく、または孔１５へと押し込んでもよい。] 図５ 図６ 図７
[0025] 図８ないし図１０に示す機構は、供給路１３から工具７の前側へと供給される推進剤１８が工具７によって孔１５の底部へと押し込められる点で、図５ないし図７に示すものとは異なる。これによって、推進剤１８を所望のように孔１５に配置することが確実に可能となる。工具７を孔の底部から所定の距離を置いて設置することができ、次いで、孔の底部は工具のフラッシング剤供給路２１から加圧水を供給することによって満たされ、密封される。] 図１０ 図５ 図７ 図８
[0026] 図１１は、フロントガイド８が送りビーム５の前端部から距離を置いて配置されている実施例を示す。このような場合、そこに設けられた工具７およびドリルビット１０を戻り方向Ｂに引っ張り、送りビーム５とフロントガイド８との間の区域へ入れることができる。工具７を戻り方向Ｂにおいてローラーまたは同様のものなどのガイド部材２４を越えて軸方向に引っ張り、次いで可撓性供給路１３を移送装置１４によって孔１５へと押し込んで推進剤１８を供給することができる。この実施例において、供給路１３はフロントガイド８を介しては導かれないので、フロントガイドの構造を簡素化することができる。たとえば、ドリルビット用の軸方向のスペース１６も、供給路１３用の取付器具１７も必要がなくなる。フロントガイド８は標準部品でもよい。] 図１１
[0027] 推進剤１８が供給されて、孔１５が密封された後、推進剤１８は点火装置または同様のものによって点火衝撃を与えて点火することができる。推進剤１８は感圧性のイグナイタを設けてもよく、このような場合、点火装置により、推進剤の周囲の充填水に対して圧力衝撃を与えることによって点火することができる。他方、点火装置は、穿孔工具７を介して、推進剤１８のイグナイタに対して機械的衝撃を与えてもよく、またはイグナイタは、電磁波もしくは電磁パルスによって点火可能にしてもよい。点火装置は穿孔ユニット４に配してもよい。電磁波が点火に用いられる場合、点火装置は穿孔ユニットの外部にあってもよく、点火は、たとえば削岩装置の制御室から、遠隔制御可能に行ってもよい。]
[0028] 図面に示すように、穿孔工具７は推進剤の供給中も削岩機６と接続されて保たれている。これによって、所望の場合、穿孔工具７を使用して、推進剤を孔に押し込んで、孔を密封することができる。また、穿孔工具は次の孔を穿孔する準備ができている。]
[0029] 場合によっては、本発明に開示する特徴を、他の特徴に拘らず、そのまま使用することができる。他方、本発明に開示する特徴を、必要であれば、組み合わせてさまざまな組合せを提供することができる。]
[0030] 図面および関連する説明は、本発明の思想を例証することを意図したに過ぎない。本発明の細部は特許請求の範囲の範囲内で変えることができる。]

权利要求:

請求項1
少なくとも送りビーム（５）と、送り装置（５ａ）と、削岩機（６）と、穿孔工具（７）とを設けた削岩ユニット（４）によって発破作業を行い、前記削岩機（６）によって、掘削すべき材料（１１）に孔（１５）を穿孔し、穿孔後、前記穿孔した孔（１５）に対して平行な方向に前記削岩機（６）を保ち、穿孔後、推進薬を有する少なくとも１つの推進剤（１８）を前記穿孔ユニット（４）によって前記孔（１５）へと供給し、前記孔（１５）を密封し、前記推進剤（１８）に点火して、前記孔（１５）内に高ガス圧を発生させ、これによって削岩すべき前記材料（１１）に破砕を生じさせる少量装薬発破方法において、穿孔後、前記穿孔工具（７）を前記孔から引き出し、前記推進剤（１８）を、前記穿孔工具（７）を前記孔（１５）の軸線から離して割り出しを行うことなく、前記穿孔ユニット（４）に設けた推進剤供給路（１３）から前記孔（１５）へと供給することを特徴とする少量装薬発破方法。
請求項2
請求項１に記載の方法において、前記推進剤供給路（１３）の最外端部を前記孔（１５）の底部へ押し込み、次いで、前記推進剤（１８）を前記孔（１５）へ供給し、前記推進剤供給路（１３）を前記推進剤の点火前に前記孔（１５）から引き出すことを特徴とする方法。
請求項3
請求項１に記載の方法において、穿孔後、前記送りビーム（５）の前部に設けた前記推進剤供給路（１３）から前記孔（１５）の底部まで自由接続を開放するのに十分な程度まで、前記穿孔工具（７）を外側へと引き出し、加圧水によって押された前記推進剤（１８）を前記孔（１５）の底部へと供給することを特徴とする方法。
請求項4
請求項１に記載の方法において、穿孔後、前記送りビーム（５）の前部に設けた前記推進剤供給路（１３）から前記孔（１５）の底部まで自由接続を開放するのに十分な程度まで、前記穿孔工具（７）を外側へと引き出し、前記推進剤（１８）を前記推進剤供給路（１３）から前記穿孔工具（７）の前側へと供給し、前記推進剤（１８）を前記穿孔工具（７）によって前記孔（１５）の底部へと押し込むことを特徴とする方法。
請求項5
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法において、水を前記穿孔工具（７）を介して前記孔（１５）へと供給し、前記孔（１５）を密封することを特徴とする方法。
請求項6
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法において、水を前記推進剤供給路（１３）を介して前記孔（１５）へと供給し、前記孔（１５）を密封することを特徴とする方法。
請求項7
請求項１ないし６のいずれかに記載の方法において、前記推進剤（１８）の点火中は前記穿孔工具（７）を前記孔（１５）へと押し戻すことを特徴とする方法。
請求項8
請求項１ないし７のいずれかに記載の方法において、前記推進剤（１８）の点火中は前記穿孔工具（７）を前記孔（１５）の外側に保つことを特徴とする方法。
請求項9
穿孔ユニット（４）が送りビーム（５）と、削岩機（６）と、該削岩機（６）を前記送りビーム（５）において送り方向（Ａ）および戻り方向（Ｂ）に移動可能にする送り装置（５ａ）と、前記削岩機（６）に接続された穿孔工具（７）と、前記送りビーム（５）の前部に配置され、それを通して前記穿孔工具（７）が配されるフロントガイド（８）と、推進薬を有する推進剤（１８）を孔（１５）に供給することを可能にする推進剤供給路（１３）とを含む、少量装薬発破用の削岩ユニットにおいて、前記推進剤供給路（１３）は前記穿孔工具（７）に対して別個の部材であり、前記推進剤供給路（１３）は前記送りビーム（５）の前部に配されていることを特徴とする削岩ユニット。
請求項10
請求項９に記載の穿孔ユニットにおいて、前記推進剤供給路（１３）は前記フロントガイド（８）に接続して配されていることを特徴とする穿孔ユニット。
請求項11
請求項９または１０に記載の穿孔ユニットにおいて、前記推進剤供給路（１３）は可撓性チューブであり、該穿孔ユニット（４）は少なくとも１つの移送装置（１４）を含み、これによって前記推進剤供給路（１３）を前記孔（１５）へ押し込んで前記推進剤（１８）を供給することを可能にし、さらに、前記移送装置（１４）によって、前記推進剤（１８）が供給された後に、前記推進剤供給路（１３）を前記孔（１５）から引き戻すことを可能にしていることを特徴とする穿孔ユニット。
請求項12
請求項９または１０に記載の穿孔ユニットにおいて、前記フロントガイド（８）は第１の密封部材（２２）を含み、これによって掘削すべき材料（１１）に対して実質的に密封するようにそれを配することを可能とし、前記フロントガイド（８）は第２の密封部材（２３）を含んで、少なくとも前記推進剤（１８）を供給している間は、前記フロントガイド（８）の軸方向のスペース（１６）に対して前記穿孔工具（７）を密封し、前記推進剤供給路（１３）は前記フロントガイド（８）の前記軸方向のスペース（１６）に対して取付器具（１７）によって接続され、前記穿孔工具（７）が戻り方向Ｂにおいて前記孔（１５）から引き出される場合、自由接続が前記推進剤供給路（１３）から前記孔（１５）の底部まで提供されることを特徴とする穿孔ユニット。
請求項13
請求項９ないし１２のいずれかに記載の穿孔ユニットにおいて、前記推進剤供給路（１３）はフラッシング剤供給路（２０）に接続され、これによって加圧水を前記推進剤供給路（１３）を介して前記孔（１５）へと導くことを可能にすることを特徴とする穿孔ユニット。
請求項14
送りビーム（５）の前部に配設可能であり、軸方向スペース（１６）を含んでこれを通して穿孔工具（７）が配されている、少量装薬発破用の削岩ユニットのフロントガイド（８）において、該フロントガイド（８）は、前記スペース（１６）に接続された少なくとも１つのコネクタ取付器具（１７）を含み、前記コネクタ取付器具（１７）は推進薬を有する推進剤（１８）を孔（１５）へと供給する推進剤供給路（１３）に対して接続可能であり、前記スペース（１６）は前記穿孔工具（７）を受けるような寸法であり、穿孔の戻り方向（Ｂ）において、前記穿孔工具（７）の最外端部が前記コネクタ取付器具（１７）を越えて移動可能であるようにし、これによって、接続の開放が前記コネクタ取付器具（１７）から前記穿孔工具（７）の前側まで提供されることを特徴とするフロントガイド。