明暦三年（1657年）明暦の大火において、江戸城内に設置されていた複数の「焔硝蔵（火薬庫）」が相次いで引火爆発し、城郭の被害を拡大させた。この壊滅的教訓を経て、德川幕府は都市計画・首都防衛の再編を敢行。危険極まりない大量の黒色火薬の保管庫（塩硝蔵・焔硝蔵）をすべて城外の「水際（低地谷戸）」へ隔離・代地移転させた。 その最大拠点のひとつが、現在の明治神宮外苑から神宮球場一帯にまたがる「千駄ヶ谷低地」に造成された「千駄ヶ谷焔硝蔵」である。

1. 地形的選地：谷戸（ヤト）地形の「天然の防爆障壁」
千駄ヶ谷焔硝蔵の立地における最大の構造的特徴は、武蔵野台地の東端に刻まれた「谷戸（谷状の低地）」の底、すなわち渋谷川（穏田川）の上流域水際に造成された点にある。

•爆風の指向性制御
周囲を「青山台地」および「権田原台地」という天然の堅牢な高地に囲まれた谷底（谷戸）に蔵を配することで、万が一、保管中の黒色火薬が暴発した場合でも、爆風のエネルギーを周囲の一般武家地や街道筋へと水平拡散させず、垂直（上空）方向および無人の谷筋方向へと逃がす構造をとった。
•水利の二面性（防火と湿気管理）
川沿いの湿地は、火薬庫の最大の天敵である「引火」を防ぐ天然の防火帯となる。その反面、黒色火薬（硝石・硫黄・木炭の混合物）は湿気に極めて弱いため、敷地内には精密な「排水溝（玉石敷きの割栗石構造）」が張り巡らされ、後述する建築構造によって湿度コントロールがなされていた。

2. 建築構造：徹底された「非木造・非鉄性」の防爆・防砂工学
千駄ヶ谷焔硝蔵の建築（上屋）は、当時の標準的な「御塩硝蔵仕様」および現存する幕府の石造倉庫（大阪城焔硝蔵等）の知見から、以下の三層の厳重な建築モジュールで構成されていた。

① 壁体・天井：総石造および「土蔵造り（漆喰厚壁）」
火花の発生や外部からの火の粉を完璧に遮断するため、木造の露出を徹底的に排除した。
•石室または漆喰固め
壁および天井、床に至るまで花崗岩の切石（または極厚の土壁）を積み上げ、隙間を「目地漆喰」で完全に密閉する構造が採られた。これは、隣接する蔵が爆発した際の「連鎖爆発（爆轟の伝播）」を防ぐ、極めて強固な隔壁であった。
② 内部の結露・湿気対策：浮き床と「通気孔（網張構造）」
石造・土蔵の最大の弱点である結露と湿気による火薬の劣化を防ぐため、特異な空気循環構造を備えていた。
•半地下または床高の「浮き床」
地面からの湿気を直接吸わないよう、床下には数尺の空間が設けられ、石の土台の上に木製の床が浮いた状態で張られていた。
•二重扉と迷路状通気孔
出入口は銅製の「二重扉」とされ、火花の出る鉄製金具の使用は禁じられた。また、壁面には外光を遮断しつつ空気のみを循環させる「クランク状（迷路状）の通気孔」が空けられ、ネズミや不審者の侵入を防ぐために「銅製の網」が設置されていた。
③ 外周構造：「土塁（防爆堤）」による一棟独立包囲
千駄ヶ谷焔硝蔵の敷地内には複数の「蔵」が並んでいたが、それらは一箇所に集められず、一棟ごとに独立し、周囲を「屋根の高さにまで達する巨大な土塁（土手）」で四方を囲まれていた。
これは、仮に1つの蔵が爆発しても、その土塁が爆風を受け止めることで、隣の蔵へ衝撃波や火の手がいかないようにする「区画隔離構造」である。土塁の内側から外部への動線は、トンネル状の通路やクランク型の虎口（出入口）によって制御されていた。

3. 兵站と甲賀組の空間管理
この高度な軍事・防爆施設である千駄ヶ谷焔硝蔵を、ソフト面（警備・運用）で支えたのが、至近の台地（現在の神宮第二球場から絵画館周辺）に配置された「甲賀百人組」であった。
•年番交代の直衛・管理体制
幕府の焔硝蔵には、御鉄砲玉薬方の同心や、千駄ヶ谷を拝領した甲賀組の同心たちが「年番（交代制）」で常駐・居住し、昼夜を問わない厳重な警備・巡検を行っていた。
•製造・調合の即応拠点：
黒色火薬は、完成した状態で長期保存すると成分が分離して劣化するため、平時は「硝石」「硫黄」「木炭」の原材料状態で個別の蔵に保管されるケースが多かった。有事（甲府落去防衛線の発動）の際、あるいは平時の「御鉄炮場」での実射訓練に際しては、千駄ヶ谷の焔硝蔵周辺で急速に火薬の精製・調合が行われ、隣接する甲賀組の戦闘員へミニマムな動線で弾薬が配給されるという、「貯蔵・調合・訓練・実戦」が一体化した西翼外郭の兵器プラットフォームとして機能していたのである。

千駄ヶ谷焔硝蔵の構造は、明暦の大火という大災害への科学的反省から生まれた、「谷戸の地形効果」「総石造・漆喰の不燃化」「土塁による空間隔離」が有機的に組み合わされた、江戸時代における最先端の防爆土木工学の結晶であった。この巨大な弾薬庫を自らの居住区の目と鼻の先に収め、その保守・運用を委ねられていたという事実こそ、遠藤宗家をはじめとする甲賀組が、徳川幕府の「最後の砦（甲府落去防衛線）」においていかに決定的な軍事的役割を担っていたかを雄弁に物語っている。