h18_t-sasaki

石灰石鉱山における岩盤内亀裂の把握とその起砕物粒度分布への影響に関する研究

岩盤・開発機械システム工学研究室　4年　佐々木孝之

１．はじめに

発破により生じる起砕物の粒径は、発破規格のみならず岩盤の強度や岩盤内亀裂等の岩盤の状態に依存する。特に、石灰石鉱山の稼行石灰石には岩盤内亀裂が卓越しているため、これによる発破効果の影響が顕著に認められる。したがって、発破対象岩盤の亀裂状態を正確に把握することは、発破作業を効率的に行う上で重要である。また、現場で起砕物の粒径や粒度分布を予測することが可能になれば、採鉱計画の効率化、最適化に寄与することができると思われる。
そこで本研究では、３箇所の切羽にてボアホールカメラを用いた岩盤内亀裂観察および画像処理による粒度分布解析を行い、その結果をもとに亀裂および岩盤強度の起砕物の粒度分布に及ぼす影響について検討を行った。

２．調査項目および調査方法

図１に調査工程の概要を示す。まず、調査のために切羽法尻から奥部にかけて掘削された横孔、発破孔後方に掘削された縦孔（観察孔）および発破孔において、ボアホールカメラにより発破前の岩盤内亀裂を観察して、得られた画像データから岩盤内亀裂数およびその方向を求めた。また、発破後の起砕物をデジタルカメラで撮影し、その画像から粒度分析解析ソフトにより粒度分布を求めた。さらに、発破後に横孔と観察孔を再度観察し、発破前後の岩盤内亀裂状態および数の変化を求めた。
次に、岩盤の力学的特性値の起砕物粒度分布への影響を検討するために、各切羽の起砕物から試料を採取し、各種力学的特性試験を行った。

３．結果及びまとめ
本研究の結果をまとめると以下のようである。

（１）

　岩盤状態と起砕物の粒度分布の関係
図２に平均亀裂間隔と50％径（Xp50）の関係を示す。ここで50％径（Xp50）とは、各切羽の　起砕物の粒径加積曲線から求めた通過百分率の50% に対応する粒径である。この図よ　　り、亀裂が卓越している岩盤では両者に良い相関関係が認められ、岩盤内亀裂の亀裂間　隔および亀裂頻度が起砕物の粒径に大きな影響を与えていることが判る。一方、亀裂の　少ない良好な岩盤では、明らかに前者と異なる傾向が認められた。これは、起砕物の粒　　径が岩盤の力学的特性値に大きく影響されるためであると考えられる。また、岩盤内亀裂　がほぼ同じ状況では、力学的特性値が大きいほど起砕物の粒径が大きくなる傾向が認め　られた。
　以上のことから、起砕物の粒度を推定するためには、発破規格や岩盤の各種特性値は　もとより、岩盤内の亀裂状態も定量的に評価することが必要であることが分った。

（２）

発破による岩盤内亀裂への影響
発破後に行った観察孔および横孔の観察から、発破による新たな亀裂の発生ならびに既存亀裂が開口・進展する現象が認められ、それらは自由面に近いほど顕著であることが分った。また、新たな亀裂の発生数ならびに開口した亀裂数は、岩盤状態に影響されることが分った。

３．結果及びまとめ
本研究の結果をまとめると以下のようである。
１）　岩盤状態と起砕物の粒度分布の関係
図２に平均亀裂間隔と50％径（Xp50）の関係を示す。ここで50％径（Xp50）とは、各切羽の　起砕物の粒径加積曲線から求めた通過百分率の50% に対応する粒径である。この図よ　　り、亀裂が卓越している岩盤では両者に良い相関関係が認められ、岩盤内亀裂の亀裂間　隔および亀裂頻度が起砕物の粒径に大きな影響を与えていることが判る。一方、亀裂の　少ない良好な岩盤では、明らかに前者と異なる傾向が認められた。これは、起砕物の粒　　径が岩盤の力学的特性値に大きく影響されるためであると考えられる。また、岩盤内亀裂　がほぼ同じ状況では、力学的特性値が大きいほど起砕物の粒径が大きくなる傾向が認め　られた。
　以上のことから、起砕物の粒度を推定するためには、発破規格や岩盤の各種特性値は　もとより、岩盤内の亀裂状態も定量的に評価することが必要であることが分った。

（２）　発破による岩盤内亀裂への影響
　　発破後に行った観察孔および横孔の観察から、発破による新たな亀裂の発生ならびに既存亀裂が開口・進展する現象が認められ、それらは自由面に近いほど顕著であることが分った。また、新たな亀裂の発生数ならびに開口した亀裂数は、岩盤状態に影響されることが分った。

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