粒度制御発破に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350529
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 金子 勝比古 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20128268)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 弘 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90188045) ; 五十嵐 敏文 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90301944) ; 緒方 雄二 (独)産業技術総合研究所, 主任研究員 ; 加藤 昌治 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10250474) ; 川崎 了 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00304022)
• Keywords: 発破 / 岩石破壊 / 破壊力学 / 亀裂 / 粒度分布 / 応力波 / 爆発生成ガス / 不均質材料

Research Abstract

前年度の研究成果に基づいて,発破における超砕物の粒度分布を予測・制御する方法について検討を加えた。
1)岩石の微視的強度の不均一性を考慮して,無自由面破砕および一自由面破砕の破壊プロセス解析を行い,破砕形態の加圧速度依存性を明らかにするとともに,動的破壊形態から静的破壊形態への遷移条件を定量的に明らかにした。
2)破壊プロセス解析結果の画像解析により,亀裂分布から岩片を分離抽出し,それぞれの岩片サイズから粒度分布を評価した。特に,最小抵抗線長・孔間隔・火薬原単位などの発破設計値が粒度分布に及ぼす影響に関する予想計算を行い,得られた結果は,従来の経験的事実とよく一致することを確認した。これらの結果,提案する方法により,発破設計値から粒度分布を予測することが可能となった。さらに,起爆秒時差と粒度分布の関係を分析し,粒度分布制御のための最適起爆秒時差の存在を明らかにするとともにその値の理論的予測法を提案した。
3)前年度開発した動的破壊プロセスと亀裂内ガス流動の結合解析法を改良した。特に,亀裂閉合挙動の表現のための新たなアルゴリズムを開発し,これによりガス圧力が極めて高い場合でも亀裂の拡大・亀裂が合理的に解析できるようになった。さらに,亀裂内平均ガス流動と応力波の相互作用を分析し,粒度分布制御のための最適起爆秒時差の存在を証明するとともにその値の理論的予測法を提案した。

Research Products

• [Publications] S.H.Cho, M.Nishi, M.Yamamoto, K.Kaneko: "Fragment size distribution in blasting"Materials Transaction. 44・5. 951-956 (2003)
• [Publications] S.H.Cho, H.S.Yang, K.Kaneko: "Influence of inhomogeneity on the static tensile strength of rock"Tunnel and Underground. 13・2. 1-5 (2003)
• [Publications] S.H.Cho, Y.Ogata, K.Kaneko: "Strain rate dependency of the dynamic tensile strength of rock"International Journal of Rock Mechanics & Mining Science. 40・5. 763-777 (2003)
• [Publications] 奈良禎太, 金子勝比古: "花崗岩の直交異方弾性定数の評価法"資源と素材. 119・6. 396-402 (2003)
• [Publications] 趙 祥鎬, 三宅秀和, 木村哲, 金子勝比古: "一自由面破砕の破壊プロセスに及ぼす圧力波形の影響に関する数値解析"Science and Technology of Energetic Material. 64・3. 116-125 (2003)
• [Publications] S.H.Cho, K.Kaneko: "Rock Fragmentation Control in blasting"Materials Transaction. 45(5)(in press). (2004)