発破用穿孔機

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発破用穿孔機（削岩機）

ブラストホールドリル　　Blasthole Drills

ブラストホールドリルは、発破用の装薬孔を穿つ自走式の穿孔機（削岩機）で、鉱山・砕石・土木工事等の比較的大規模な発破に使われる。　その種類には、油圧式クローラドリル、空圧式クローラドリル、ロータリドリル、ダウンホールドリルがあるが、近年、ロータリドリル、ダウンホールドリル等の大口径ドリルは国内土木工事では、振動・騒音等の環境配慮から使用が制限されている。
小規模発破の場合は、ハンドドリル（ハンドハンマ、シンカ、ジャックハンマ）、レッグドリル（レッグハンマ）、ワゴンドリル等で穿孔される。

図-1　ブラストホールドリルの分類

参考までに、近年の日本の主要石灰石鉱山のドリル稼働状況を示すと、穿孔径115mm迄がトップハンマによる油圧クローラドリル、105～165mmが中型ロータリ＆ダウンザホールドリル、152～251mmが大型ロータリ＆ダウンザホールドリルと大きく３グループに分類できる。　海外では152～251mmが７割以上を占め、大規模鉱山では穿孔径300mm以上の超大型ロータリドリルが「稼働している（図-2）。

図-2　ブラストホールドリルの選定基準

	穿孔方式は、パーカションドリリングとロータリドリリングに大別でき、パーカション方式はトップハンマ（ドリフタ）とダウンザホールハンマがある。　各方式の概念を左図に示す。トップハンマドリリングには、空圧式と油圧式があり、今日では油圧クローラドリルが主流となっている。トップハンマの欠点は、打撃力がロッドに吸収され、穿孔長が長くなるほど打撃効率が低下し、穿孔速度が落ちる。ダウンザホールハンマは、この欠点を補い、打撃エネルギを直接ビットに伝え、押付力が不要で、孔曲がりも少ない。また、音が静かで破砕帯の穿孔にも適する。ロータリドリリングでは、打撃はなく、押付力と回転スピードで岩を破砕（圧砕ないし切削）する。
図-3　穿孔方式
	上方式に加えて近年、アトラスコプコでは、下図のようなコップロッド方式を開発している。コップロッドシステムは、2種のドリルストリングから構成され、トップハンマによる打撃方式とダウンザホールで採用されているガイド・チューブも利用し、両者の特徴を併せ持つ方式である。
図-4　コップロッド方式
	岩質変化により発生する孔尻の誤差を減らし、発破精度を向上すると、ベンチ修正、発破粒度の均一化等の品質向上、飛石防止等の安全面でも効果がある。穿孔エラーを最小にするには、穿孔パラメータとなる打撃・回転・フィード・フラッシング等を変化する岩質（粘土層・破砕帯・空洞等さしかかった時）に適宜調整が必要である。　これらの要素はオペレータが手動で制御するが、近年では、プログラムにより岩質に感応して自動的にパラメータを最適化するシステムが開発されている。
図-5　岩質と穿孔性

Tophammer Drill	油圧式クローラドリル油圧ドリフタを搭載したディーゼルエンジン駆動のクローラドリル。　空圧式に比べ穿孔速度が速く、騒音も小さい。　作業効率がよいため、クローラドリルは殆ど油圧式になり、空圧式は特殊用途のみに使われている。　ドリフタがロッド上端に位置し、打撃・回転を伝達するトップハンマ方式で、ロッドチェンジヤによりロッドの継足し・回収を行う。穿孔径は、65～115mmが一般的である。
Rotary Drill	ロータリドリル台車は大型のクローラ式とホイル式があり、主に鉱山の大口径発破に用いられる。　大型ロータリヘッドによる回転・フィード力をパイプロッドによりビットに伝達させ穿孔を行う。　ロッド径が太いため孔曲りが少なく、岩質変化の影響も比較的少ない。　軟岩穿孔に優れ、石灰岩鉱山でよく使われる。穿孔径は、90～115mm（ステージビット）、130～251mm（トリコンビット）が一般的である。
Down The Hole Drill	ダウンザホールドリル回転及びフィードはロータリヘッドで行い、ドリルパイプの下端に取付けた空気打撃式のダウンザホールハンマを車載の高圧空気圧縮機により作動させ、穿孔を行う。　打撃ロスが少なく、孔曲がりも少ない。穿孔径は、115～203mmが一般的である。

油圧クローラドリルの詳細　　Hydraulic Crawler Drill

土木工事で一般的な発破用穿孔機は、トップハンマ方式の油圧クローラドリルであるので、その構造の詳細を示す。

図-9　油圧クローラドリルの構成

図-10　ガイドセルとロッドチェンジャ

図-11　ドリフタの内部構成

図-12　ビットロッドの接続

ドリルメーカは建設機械の例に漏れず、世界的な合従連衡、再編が進み、わが国のドリルメーカも国内市場の縮小に伴い撤退するメーカや世界のメーカ再編に組込まれ、アトラスコプコ：Atlas Copco、サンドビックトーヨー：Sandvic Toyo、古河ロックドリルに集約された。　ドリフタについては、老舗のテイサクとヤマモトロックマシンが提供を続けている。

穿孔機（さく岩機）の騒音・振動

図-13に穿孔機の騒音レベル測定例を示す。
穿孔機の振動については、問題になることなほとんどない。