JP3142883B2 - 球状の岩石空洞または部分球状部を備える岩石空洞を形成する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は岩石の空洞、更に略球形
の岩石空洞または球状に形成した部分、たとえばドーム
状天井を備える岩石空洞であって、固体または液体生成
物貯蔵用の、あるいは岩石内の生産プラント用のシェル
ターを掘削かつ準備するための方法に関する。

【０００２】本発明の目的は球形または部分的に球形の
外郭を含む岩石の空洞を簡単かつ合理的な方法で生成す
るための可能性を得ることにある。

【０００３】

【従来の技術】岩石内に大きな空間、液体および固体生
成物の貯蔵または生産プラント、たとえばパワープラン
トをその中に配置するための、あるいは危機的状況に際
してその他の材料の貯蔵を意図する空間、あるいは使用
済み核燃料貯蔵用の空間を生成することは以前から知ら
れている（ＳＥ−Ｃ−８５０１６４７−５，ＳＥ−Ｃ−
８４０４７２８−１）。これらの空間は略円筒形または
多角形の垂直空洞から構成され、この場合上方の集積体
からの天井／屋根に対する応力に対処するために、空洞
の円錐形頂部を配置することによって処置していた。そ
のためにこれらの頂部空洞は該空洞の内側から、あるい
は多角形状のコーナーに配置された坑の内側から掘削さ
れて来た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ドーム
状天井および略球形の空洞が必要とされて来たので、空
洞の直径を実質的に増大させる可能性があった。それで
長い間ドーム状の天井は非常に費用の掛かることが良く
知られている。

【０００５】天井が半円筒状の天井を含んでいる円形の
トンネルを削岩する場合、所謂カッタヘッドと称される
巨大な削岩機を使用することが知られている以外にこの
種の空洞を掘削するために最適な方法は今日まで存在し
ない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】今や驚くべきことには、
本発明によって上述の問題を解決し得る可能性を示すこ
とが出来た。本発明の岩石空洞を形成する方法は、１個
以上の坑内における予定球の半径方向の第一の点から放
射状に延長し予定球の接線を形成する第一のシリーズの
複数の穴を開ける工程と、予定球の半径方向の該第一の
点よりも外側の第二の点から放射状に延長し該第一のシ
リーズの穴の外側において予定球の接線を形成する第二
のシリーズの複数の穴を開ける工程と、予定球の半径方
向の該第二の点よりも外側の第三の点から放射状に延長
し該第二のシリーズの穴の外側において予定球の接線を
形成する第三のシリーズの複数の穴を開ける工程と、必
要により、予定球の半径方向の該第三の点よりも外側の
第四の点から放射状に延長し該第三のシリーズの穴の外
側において予定球の接線を形成し空洞の境界に達する第
四のシリーズの穴を開ける工程と、該第一シリーズの穴
をその全長にわたって装薬する工程と、該第二、第三、
第四のシリーズの穴をそれぞれ直前のシリーズの穴の装
薬領域外で次のシリーズの穴との接触地点までの部分に
おいて装薬することによって予定球状空洞を覆う連続し
た複数の環状装薬領域を形成する工程と、それぞれの環
状装薬領域において外側から内側へ、あるいはその逆に
爆破を行う工程とを備えることを特徴とする、ほぼ球状
の岩石空洞または部分球状部たとえばドーム状天井を備
える岩石空洞を形成する方法である。

【０００７】本方法の好ましい実施態様によれば、穴を
開けるのは生成すべきセクターを越えて行われ、その結
果これらの既に穴を開けた部分の補強と注入は球状表面
の爆破に先立って行われる。どの程度に長く前の穴開け
を行うかは、空洞の周囲の岩の補強の必要性に左右され
る。

【０００８】ドーム状の天井を生成するための本発明の
好ましい実施態様においては、該岩石空洞はドーム状天
井を備えるほぼ垂直の円筒形空洞であり、該坑は該円筒
状空洞の上部から円筒状空洞の中心を通る垂直の坑であ
り、該第一の点は該坑内における第一のレベルであり、
該第二の点は該坑内において該第一のレベルよりも高い
第二のレベルであり、該第三の点は該坑内において該第
二のレベルよりも高い第三のレベルであり、該第四の点
は該坑内において該第三のレベルよりも高い第四のレベ
ルであり、該第四のシリーズの穴は該円筒形空洞との境
界に達するものであり、該第一、第二、第三、第四の各
シリーズの穴の装薬により該ドーム状天井を覆う連続し
た複数の環状装薬域を形成するものである。

【０００９】更に、別の特徴は特許請求の範囲から明白
である。

【００１０】

【作用】本発明によって、非常に大きな略球形の空洞ま
たはドーム状の天井を備える他の空洞を直径１００ｍ以
上をもって生成することが可能である。

【００１１】互いに略直角に交差する３個のトンネルま
たは坑を適用することによって、球をこの方法により生
成することができるか、あるいはこの種のトンネル／坑
と、作業と、空洞に向かって導くトンネル生成との組合
せおよび／または予定空洞の周囲にトンネルを配置する
ことによって球の生成が可能となる。

【００１２】通常は球全体を掘削するのではなく、その
下部は使用方法によって円筒形および／または円錐形に
設計される。

【００１３】

【実施例】本発明は添付図面を参照してより詳細に説明
するが、それらにのみ限定されるものではない。

【００１４】参照数字１は岩石集積体内の予定空洞であ
って、第１図によるこの空洞は略円筒形の部分２および
ドーム状天井を含んで構成される。半径方向の穴６の略
水平なリングとなっている天井５の上部に位置している
第一レベル４から穴を開けることによってドーム状天井
は中央部に配置された坑３から掘削されるが、これらの
穴は坑に最も近接した円形セクターを覆い、また空洞周
囲の岩石の補強が必要であれば、場合によりそれらは天
井区画の端部地点を越えて連続するものとする。天井区
画の端部地点を越えて穴が開けられた部分は補強され、
かつ水硬結合剤が注入される。第二レベル７から、半径
方向の穴８から成る第二リングが設けられ、それによっ
て第二レベル７は第一レベル４の上方に横たわり、また
それにより円形セクター外側のリング状セクターを覆う
穴８は外方−下方に幾分角度を付与されるものとする。
これによって穴８は穴６の端部地点の部分と接触し、こ
の部分は穴６の天井区画を形成するためのものであり、
そして穴８が天井区画を形成する限り更に道を下方−外
方に延長させ、また屋根の補強要件によって決定される
その点まで或る別の距離を下方−外方に延長させる。次
いで、半径方向穴１０から成る別のリングが、第三の別
のより高いレベル９から設けられ、それによってこれら
の穴は更に若干、下方に一層角度を付与される。穴１０
は、穴８の天井区画を形成するための穴８のその部分に
おいて、穴８の端部地点と接触し、そして天井区画を形
成する筈の穴１０のその部分に関して下方−外方に延
び、またそれが補強に関する必要性によって決定される
限り更に下方−外方に延長する。これらの穴１０は前の
リング状セクターの外側の別のリング状セクターを覆
う。別の一層高いレベル１１に対して、半径方向穴１２
から成る別のリングが設けられ、それによってこれらは
更に幾分下方に角度を付与される。これらの穴１２は、
穴１０の天井区画を形成するためのその部分において穴
１０の端部地点と接触し、そして穴１２が天井区画を形
成する限り下方−外方に延長し、またそれが屋根の補強
に関する必要性によって決定される限り更に下方−外方
に延長するものとする。これらの穴１２は別のリング状
セクターを覆っている。水平面に対して穴１２の角度は
今や約４５°である。開けられた穴６，８，１０および
１２は今や球の１／４を覆っている。天井形状の爆破に
関しては、穴６が完全に装薬され、穴６の外側に位置す
るその部分における穴８は、爆破時におけるこの部分の
亀裂を阻止するために坑に至るまで砂を充填し、穴１０
は、穴８の外側に位置する部分において装薬され、それ
より坑に向かう部分は砂によって充填され、そして穴１
２は、穴１０の外側に位置する部分において装薬され、
また穴１２の残部は他の穴と同じ方法において砂をもっ
て充填される。空洞１の主要部分は、従来の掘削、たと
えばストップ・エクスカベーション(stop excavation)
を利用することによって下方および上方から予め掘削さ
れている［マガジン・ブラスティング(magazine blasti
ng) ］。内側で、また中心から外方に、あるいはその逆
に穴６，８，１０および１２の装薬を爆発させることに
より、略ドーム状の天井が得られる。これらの穴は、天
井を形成／創造する筈の部分に位置するその部分におい
て単独で装薬されており、また慎重な爆破が用いられる
ので、ドーム形状が得られることになる。使用されるレ
ベルが接近し、かつ多くなればなる程最終表面はより一
層球状となる。次いで、穴６，８，１０および１２から
砂を空にし、これらの穴を補強のために使用することが
出来、そして屋根領域について水硬結合剤が注入され
る。また、ワイヤーを坑内の一点から引き込み、そして
穴を介して引き降ろし、次いで他の穴を介して復帰させ
ることが出来、その結果穴が水硬結合剤（コンクリー
ト）をもって注入かつ充填される前に、このワイヤーは
屋根を緊張させるために引っ張られる。

【００１５】第２図には、略円筒形の空洞が５個所のコ
ーナーの坑４０によって十角形に形成されているのが示
されている。これらの坑はまたワイヤーを使用すること
によって屋根を緊張し、あるいはワイヤーまたはその他
の補強材を使用することによって単に予備緊張させるた
めに利用することが出来、それによってこれらの坑から
穴が開けられる。岩石集積体内の任意の亀裂帯域はこれ
によってそれらの削岩穴を経由して注入可能となる。

【００１６】第３図は略球形の空洞を示している。この
空洞の球形部分は上に記載した方法において一部は中央
坑３から、また一部は４個の水平坑（すなわち、２個の
直交坑）１３，１４，１５および１６から掘削してあ
る。これによって、半径方向の穴は壁に最も近接した個
所からスタートするトンネル１３，１４，１５および１
６ならびにその球体の中心から遠くなる距離から開けら
れ、その結果、坑から最も離れて位置する削岩場所から
開けられる穴の端部地点は近接する坑からの各穴の端部
地点と合致する。基本的な構造は環状トンネルのシステ
ムから掘削され、その一つ１７は地表レベルから空洞の
底部レベル１８に下降する螺旋形において延びており、
上部環状トンネル１９はプロダクション削岩用の、およ
び屋根の緊張用の異なった坑１３，１４，１５と連結し
ている。空洞１の主要部の掘削に関して、人は螺旋形ト
ンネル１７を経由して底部レベル１８に下降し、ここで
従来の掘削が、たとえばＳＥ−Ｃ−８４０４７２８−１
（４５２，７８５）中に記載されるように遂行される。
次いで、削岩した穴６，８，１０および１２ならびに対
応する穴において、坑１３，１４，１５および１６から
爆破が行われる。

【００１７】第４図は第６図のＡ−Ａ断面を示し、また
球形輪郭の空洞についての掘削が空洞の周囲に配置され
た異なったトンネル、すなわち上部環状トンネル２１か
ら、また環状入口および出口トンネル２０および２２か
ら、また中央坑３から行われることを示している。これ
によって、上に開示した方法において中央坑３から削岩
される。環状トンネル２１から、穴間の或る与えられた
距離ならびに前の穴の端部地点までの、更に削岩穴のセ
クターの形成に至るまでの或る角度をもって削岩が行わ
れる。削岩穴の角度を変更し、かつその場所を変動させ
ることにより一層多くの削岩穴セクターを環状トンネル
から削岩することが出来る。入口および出口トンネル２
０および２２における削岩穴の開始地点を移動させるこ
とにより、その削岩穴セクターを球形輪郭に対して適応
させるために外方に、またそれによって異なった削岩穴
セクターを形成するために変位させることができる。

【００１８】第５図は、第６図のＢ−Ｂ断面における、
中央坑３および環状トンネル２２から開始されるドーム
の削岩に関する本発明による別の実施態様を示してい
る。ここでは天井構造を越え、そして周囲の岩石内に削
岩が行われた。これらの天井構造を越える削岩部におい
て、補強および注入が行われ、それにより空洞１の周囲
の岩石集積の全体が補強されている。この補強および注
入は、最大強度を達成するために、球形輪郭についての
爆破に先立って行われるものとする。ワイヤーの緊張は
トンネル２１および環状トンネル１７、また中央坑３か
ら行うことができる。なお第４図および第５図において
符号３０はこれらのワイヤの緊張を行うための穴を示
す。図において、中央坑３の周囲の円内に位置するプロ
ダクション坑の使用が示されており、このプロダクショ
ン坑は削岩用の基礎を提供することが出来、また空洞掘
削用のプロダクション削岩に関して使用することが出来
る。なお、１８aは底部レベル１８に開設された坑道で
ある。

【００１９】先立つ削岩ならびに引き続く補強および注
入は上の全ての実施態様において行い得ることが明白で
ある。

【００２０】第６図は本発明による空洞の第５図Ｄ−Ｄ
横断面を示している。環状トンネル２２がここでは空洞
を取り囲み、そしてここから壁の外郭が削岩される。環
状トンネル２２は複数の坑道４０により、図６において
楕円形の断面形状を呈する空洞１に通じている。

【００２１】第７図は第５図による実施態様の横断面を
示しており、ここにおいて内部空洞の掘削は異なったロ
ーマ数字で表されている。それで、これは底部トンネル
から削岩され、そして最初区画ＩおよびＩＩが爆破さ
れ、その結果中央坑から中央体ＩＩＩ内で削岩されるこ
とになり、それによって掘削が行われ、そして岩石塊は
底部トンネルおよび螺旋形トンネル１７を経由して運び
出されるか、あるいは垂直の坑を介して、たとえば従来
の採鉱におけるように、持ち出される。次いで、ＩＩＩ
の上部に位置する天井のその部分を削岩かつ爆破する
が、同様にその屋根におけるワイヤーの緊張を行わせる
ものとし、それにより輪郭の爆破に先立って、前に削岩
した帯域における補強および注入が行われた。次に、帯
域ＩＶが削岩され、補強および注入の後、この帯域の上
方で円形環状帯域、屋根の輪郭が削岩され、そしてワイ
ヤーの緊張が行われる。同じことが帯域Ｖについて行わ
れる。帯域ＩＶおよびＶへの削岩はプロダクション坑２
３および２４から行うことが出来るが、これらの坑は２
個を超えるものであればよく、空洞の最終直径に左右さ
れて６個または８個あるいはそれ以上による円内に位置
するものとする。これらのプロダクション坑は上部環状
トンネル、たとえば上述の第４図のトンネル２１と連結
され、これから削岩を行って球状表面を得ることが出来
る。

【００２２】第８図は、たとえば燃料および原料石油の
ような液体を貯蔵するためのプラントの横断面を示して
いる。ここにおいて、このプラントの頂部は削岩された
穴から成る多数のリングを使用して上記のように掘削さ
れ、また円筒形壁３１は同様な技法を利用して掘削され
たが、これは垂直穴３２を環状トンネル３３から削岩す
ることによってなされた。また、空洞の円錐形底部を生
成するために、穴３４が中央坑３から削岩され、円錐形
の表面は空洞の底部から穴３５を削岩することによって
生成された。そして穴３４内に装薬し、この装薬を爆発
させることによって、最初に中央部における岩石集積体
を爆破し、次いで穴３５内に装薬し、この装薬およびそ
れに引き続いて穴３２内の装薬を爆発させることによっ
て、可成りの部分が掘削された。最後に頂部穴６，８，
１０および１２を爆発させて、天井構造を生成する。プ
ラントの外側には、複数の穴３６が掘削されてプラント
内に入ってくる地下水を排除する。これらの削岩された
穴３６はハイドロリック・ケージと称されるものであ
る。このハイドロリック・ケージにより捕捉された水は
プラントの底部において収集され、そして貯蔵された液
体から凝縮させた水と共にポンプで汲み上げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】略垂直な円筒形空洞を示す垂直断面図である。

【図２】上方から見た第１図による実施態様を示す。

【図３】略球形の空洞を示す垂直断面図である。

【図４】異なった掘削方法を示す第３図による実施態様
を示す。

【図５】略球形の空洞を備える別の実施態様を示す垂直
断面図である。

【図６】更に別の実施態様を示す水平断面図である。

【図７】第５図による実施態様を示す垂直断面図であっ
て、岩石空洞の内部に関する爆破順序を示すものであ
る。

【図８】本発明の更に別の実施態様を示す垂直断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 空洞 ２ 円筒形部分 ３ 坑 ４ 第一の点 ５ 天井 ６ 穴 ７ 第二の点 ８，３４，３４，３６ 穴 ９ 第三の点 １０ 穴 １１ 第四の点 １２ 穴

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個以上の坑（３，１３，１４，１５，
   １６）内における予定球の半径方向の第一の点（４）か
   ら放射状に延長し予定球の接線を形成する第一のシリー
   ズの複数の穴（６）を開ける工程と、予定球の半径方向
   の該第一の点よりも外側の第二の点（７）から放射状に
   延長し該第一のシリーズの穴の外側において予定球の接
   線を形成する第二のシリーズの複数の穴（８）を開ける
   工程と、予定球の半径方向の該第二の点よりも外側の第
   三の点（９）から放射状に延長し該第二のシリーズの穴
   の外側において予定球の接線を形成する第三のシリーズ
   の複数の穴（１０）を開ける工程と、必要により、予定
   球の半径方向の該第三の点よりも外側の第四の点（１
   １）から放射状に延長し該第三のシリーズの穴の外側に
   おいて予定球の接線を形成し空洞（１）の境界に達する
   第四のシリーズの穴（１２）を開ける工程と、該第一シ
   リーズの穴（６）をその全長にわたって装薬する工程
   と、該第二、第三、第四のシリーズの穴（８，１０，１
   ２）をそれぞれ直前のシリーズの穴（６，８，１０）の
   装薬領域外で次のシリーズの穴（１０，１２）との接触
   地点までの部分において装薬することによって予定球状
   空洞を覆う連続した複数の環状装薬領域を形成する工程
   と、それぞれの環状装薬領域において外側から内側へ、
   あるいはその逆に爆破を行う工程とを備えることを特徴
   とする、ほぼ球状の岩石空洞または部分球状部たとえば
   ドーム状天井を備える岩石空洞を形成する方法。
2. 【請求項２】 該岩石空洞はドーム状天井を備えるほぼ
   垂直の円筒形空洞（１）であり、該坑は該円筒状空洞
   （１）の上部から円筒状空洞の中心を通る垂直の坑
   （３）であり、該第一の点は該坑（３）内における第一
   のレベル（４）であり、該第二の点は該坑（３）内にお
   いて該第一のレベルよりも高い第二のレベル（７）であ
   り、該第三の点は該坑（３）内において該第二のレベル
   よりも高い第三のレベル（９）であり、該第四の点は該
   坑（３）内において該第三のレベルよりも高い第四のレ
   ベル（１１）であり、該第四のシリーズの穴（１２）は
   該円筒形空洞との境界に達するものであり、該第一、第
   二、第三、第四の各シリーズの穴（６，８，１０，１
   ２）の装薬により該ドーム状天井を覆う連続した複数の
   環状装薬域を形成するものである請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 穴（８，１０，１２）から成る引き続く
   シリーズの穴が、穴（６，８，１０）から成る前のシリ
   ーズの穴の端部地点と接触し、それによって装薬および
   爆破の後、そのシリーズの穴（８，１０，１２）の連続
   性が環状区画の輪郭を形成するような方法において開け
   られることを特徴とする請求項１または２のいずれかに
   記載の方法。
4. 【請求項４】 装薬後に、爆破されない部分において穴
   が砂で充填されることを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】 穴（１２）から成る最外方シリーズが天
   井の輪郭を形成するための部分において装薬されるこ
   と、外方穴（１２）の爆破に先立って内方穴（６，８，
   １０）の装薬されない部分が砂によって充填され、外方
   穴（１２）が爆破され、その結果それに引き続いて内方
   穴（６，８，１０）のそれぞれの装薬された部分が爆破
   されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
   載の方法。
6. 【請求項６】 穴（６，８，１０，１２）の装薬・爆破
   されなかった部分から砂を取り除き、次いでワイヤーお
   よび水硬結合剤による補強を行うことにより均質な岩石
   集積体を生成することを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれかに記載の方法。
7. 【請求項７】 ドーム状天井が、開けられた穴中に爆破
   の後にワイヤーを配置し、前記坑に対しワイヤーを強化
   させることによって緊張および／または予備緊張され、
   それらのワイヤーが配置された開けられた穴に、爆破の
   後に、水硬結合剤が注入されることを特徴とする請求項
   １記載の方法。
8. 【請求項８】 場合により予定球の表面の外側に位置す
   るトンネル（１７，２０，２１，２２）から、配置され
   た別の穴（３０）を介して導入されたワイヤーを使用し
   て、屋根が更に緊張されることを特徴とする請求項７記
   載の方法。
9. 【請求項９】 穴（６，８，１０，１２）は予定された
   輪郭を通り過ぎて周囲の岩石集積体内に開けられ、それ
   によって開けられた穴（６，８，１０，１２）のこれら
   の部分が補強され、そして必要により周囲岩石の補強の
   ために水硬結合剤の注入が行われることを特徴とする請
   求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 【請求項１０】 予定された輪郭の爆破に先立って、こ
    れらの穴（６，８，１０，１２）の予定された輪郭を通
    り過ぎて周囲の岩石集積体内に開けられた部分に補強お
    よび水硬結合剤の注入が行われることを特徴とする請求
    項９記載の方法。