JPH026157Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はシールド推進機の改良に係るものであ
る。

第１図は従来のシールド推進機を示し、１はシ
ールド本体、２はカツタで、支持部はＡ，Ｂ両圧
力室が十分連通している構造で、カツタ軸受３の
外周回転側にボルトで締結されている。同カツタ
軸受３の外周回転側には歯車を設けたりチエンを
取付ける等の動力伝達部が設けられており、数個
のカツタ回転駆動源４の駆動軸に取付けられたピ
ニオンと噛合し、同駆動源４によつて前記カツタ
２が旋回されるようになつている。５はバルクヘ
ツドで、カツタ軸受３の固定側にボルトで締結さ
れるとともに、シールド本体１にボルト締結また
は溶接によつて固定されている。

図中６はシールドジヤツキ、７，８は土砂シー
ルである。

９は〓排出用のスクリユウコンベヤ装置で、そ
の先端はＡ室またはＢ室に連通し、その外筒１０
はバルクヘツド８にボルト締結、または溶接で固
定される。また１１はスクリユウ羽根、１２は同
スクリユウ羽根駆動源、１３は排土口のゲート
で、油圧ジヤツキ等で開閉されるようになつてい
る。

而してスクリユウコンベヤ９のスクリユウ羽根
１１が第１図に示すようにリボンスクリユウの場
合や地下水圧または土圧が高い場合、或いは崩壊
性のある土砂で透水係数の高い場合には、ゲート
１３より水が噴発したり土砂が流出し、チヤンバ
ー内の圧力を急激に降下させ、延いては地山の崩
壊を招来する危険性が高い。また坑内に流出する
水や土砂は場合によつては坑内の作業者や機器類
に損害を与える可能性もあり、危険である。

従つて第１図に示すようなシールド掘進機を、
砂礫層等の透水係数が高く湧水の多い地山や、Ｎ
値が低く土圧や水圧の高い崩壊性を有する地山等
に採山する場合には、施工上の困難が多い。

このため改良案として泥土をチヤンバ内に注入
する工法も考案されているが、排土口部における
前記流出現象は完全に解消されていない。特にリ
ボンスクリユウを用いる場合の連続的排土時にお
ける適切な止水方法は全くないのが実情である。

また第２図に示すように、スクリユウコンベヤ
９の後方にスクリユウ羽根の存在しない中空区間
を設け、〓をこの区間で滞留、圧密して不透水層
を形成し、止水壁を連続的に維持しようとするも
のが提案されている。この場合、中空区間の距離
を排出土砂の性状によつて変えることによつて、
更に圧密や滞留の度合を変えることもできる。

第２図においてスクリユウコンベヤ部でスクリ
ユウ１１はリング１４に固定され、更に同リング
１４の外周に取付けられた歯車１５等によつて旋
回力を伝達されるようになつている。更にその後
方では内筒１６と外筒１７とが油圧ジヤツキ１８
やターンバツクル等によつて摺動しうるようにな
つている。

しかしながら前記改良案においても、土質によ
つては中空区間を相当長くしないと〓の滞留、圧
密ができず、水や土砂が坑内に流出するという欠
点がある。

本考案はこのような問題点を解決するために提
案されたものであつて、バルクヘツドを有し、切
羽側に前記バルクヘツドを介して連通するように
スクリユウコンベヤを配設し、同スクリユウコン
ベヤの後部排出口に内外筒よりなる伸縮可能な圧
密室を連設し、同圧密室に伸縮自在の中空状抵抗
体を設け、同中空状抵抗体に流体供給源を接続し
てなることを特徴とするシールド推進機に係るも
のである。

本考案に係るシールド推進機においては前記し
たように、切羽側にバルクヘツドを介して連通す
るように配設されたスクリユウコンベヤの後部排
出口に、内外両筒よりなる伸縮可能な圧密室を連
設し、同圧密室に伸縮自在の中空状抵抗体を設
け、同中空状抵抗体に流体供給源を接続したの
で、前記圧密室に〓が滞留、圧密され、スクリユ
ウコンベヤによる連続排土時におけるチヤンバ内
の土圧及び水圧は前記した圧密室における〓の不
透水層化によつて遮断される。而して土質に応じ
て前記中空室を構成する内外両筒を伸縮して圧密
室の長さを調整するとともに、中空状抵抗体の中
空部に注入する流体の量または圧力を調整した
り、同抵抗体の形状や取付段数を調節することに
よつて確実な遮断性能を発揮することができる。
またこのように、物理的手段を用いて、〓を滞
留、圧密させて止水層を形成することによつて、
チヤンバ内への泥土の注入量を必要最小限に抑制
しうるものである。

また前記したように中空状の抵抗体を設けてこ
れを拡縮することにより、圧密室の全体の長さを
予め短かくできるので、坑内のスペースにおける
有効空間を広くとることができる。

このように本考案に係るシールド推進機によれ
ば、スクリユウコンベヤのゲートから坑内への土
砂や水の自然流出や噴発が防止され、チヤンバ内
に対する高価な泥土の注入量を減少しながら連続
的に止水層を形成して地山の崩壊を防止し、より
安全で経済的な施工が可能となる。

以下本考案を図示の実施例について説明する。

２１はシールド本体、２２はカツタで支持部は
Ａ，Ｂ両圧力室が十分に連通している構造で、カ
ツタ軸受２３の外周回転側にボルトで締結されて
いる。同カツタ軸受２３の外周回転側には歯車等
の動力伝達部が一体に取付けられ、バルクヘツド
２４に取付けられた数個のオイルモータ、電動機
等より構成されたカツタ回転駆動源２５の駆動軸
に取付けられたピニオン等に噛合し、同駆動源２
５によつて旋回されるようになつている。前記バ
ルクヘツド２４はシールド本体２１にボルト締
結、または溶接によつて固定され、更にカツタ軸
受２３の固定側とボルトで締結されている。

図中２６はシールドジヤツキ、２７，２８は土
砂シールでカツタ軸受部等に土砂や水が侵入しな
いようにしている。

２９は〓排出用のスクリユウコンベヤ装置で、
その先端は図示の実施例の如くＢ室に連通するか
またはＡ室に連通していて、その外筒３０はバル
クヘツド２４にボルト締結、または溶接で固定さ
れている。３１はスクリユウ羽根で、通常のスク
リユウの他に、図示のようなリボンスクリユウや
パドルスクリユウがあり、回転駆動源３２によつ
て駆動回転され、チヤンバ内の〓を後方に排出せ
しめる。

前記スクリユウコンベヤ装置２９におけるスク
リユウ端部から後方の空間は圧密ゾーンで、外筒
３０に接続されている。

第４図は圧密ゾーンの詳細を示し、外筒３０に
接続された内筒３３に外筒３４が同一軸線上に沿
つて可摺動的に嵌合され、例えば内筒３３の外周
に配設されたＯリング等のシール材によつて内外
両筒間がシールされている。前記内外両筒３３，
３４間には油圧ジヤツキ３５若しくはターンバツ
クル等のねじを使用した伸縮装置が介装されてい
る。

前記外筒３４の最後端にはゲート３６が枢支さ
れ、同ゲート３６及び外筒３４間に介装された油
圧ジヤツキ３７によつて開閉されるようになつて
いる。

内筒３３の内側にゴム等の伸縮自在な弾性材よ
り構成された中空状抵抗体３８が全周、または一
部に亘つて中央に指向して１段または複数段固定
されている。前記抵抗体３８はその中空部に気体
または液体を流体供給源（図示せず）より出入を
可能にする装置を装備している。通常は取扱いの
容易な空気源（コンプレツサ）を用いて弁の開閉
により中空部分へ空気を注入するようになつてい
る。なお中空状抵抗体３８は伸縮自在であるゴム
等、比較的物理的強度の小さいものを使用するこ
とが考えられ、これを保護するために樹脂、薄鋼
板、鋼線等でできた弾性のある保護材３９をボル
ト締結、または溶接にて固定する。但し強度の大
きいゴムを中空状抵抗体３８を使用する場合は保
護材３９を省略することがある。

図示の実施例は前記したように構成されている
ので、カツタ２２によつて推削された〓はＡ室ま
たはＢ室内に取込まれ、Ｂ室中に臨むスクリユウ
羽根３１の回転動作によつて〓を後方に搬送す
る。

このように後方に搬送された〓はスクリユウ羽
根の存在しない内筒３３及び外筒３４によつて形
成された中空室に滞留する。而してスクリユウ羽
根３１による土砂の搬送は連続的に行なわれるた
めに、滞留した〓は次第に圧密され、更に圧密さ
れた〓が内筒３３から外筒３４に摺動してゲート
３６より坑内に排出される。

このようにゲート３６から排出されたときの土
砂はチヤンバ内にあるときの状態、即ち土砂と地
下水、更には注入された泥土が攬拌された状態か
ら圧密されて脱水された状態になる。

また前記圧密ゾーンでは、土砂の不透水層化が
促進される。圧密ゾーンにおける土砂を圧密する
要素として、内外筒の摩擦抵抗があり、次式で表
わされる。

摩擦力を一般式で表わすと、下記の(1)式のよう
になる。

Ｆ＝μ・Ｎ …(1) 但しμ：摩擦係数、Ｎ：軸力、Ｆ：摩擦力、 今、円管内で土砂を充満し、均一な圧力を以つ
て管壁に押付けた状態で充満された土砂が移動す
ることのできる力F₁は下記の(2)式で表わされる。

F₁：移動力、μ：摩擦係数、Np：土砂が管壁
に及ぼす平均軸力、Ｄ：管径、Ｌ：圧密ゾーン長
さ、Ｐ：土砂の押付け圧力とすれば Np＝π・Ｄ・Ｌ・Ｐと仮定して (1)式より F₁＝μ・π・Ｄ・Ｌ・Ｐ …(2) また土砂が完全に充満されない状態では、Ａ：
相当接触面積（土砂の管壁に接触している面積）、
Ｐ：相当平均接触圧（土砂の管壁へ与える荷重の
平均値）とすれば、不完全充填時の移動力F₂は
下記の(3)式で表わされる。

F₂＝μ・Ａ・Ｐ …(3) なお(2)式は(3)式の特殊な場合、（圧密状態）と
考えられる。

今、スクリユウ羽根３１の回転による〓の搬出
力をFsとすれば、圧密土砂を排出するためには Fs＞F₁ …(4) であることが必要である。

また圧密状態に達していない場合（不完全充填
時）には、F₂の値を大きくすることが必要であ
る。

土砂が充満されない状態でスクリユウコンベヤ
から連続的に機外に搬出すると、水や土砂が切羽
からの土圧、水圧により噴出したりすることがあ
り危険である。従つてF₂の値を大きくして土砂
の滞留を促進させることが安全対策として重要で
ある。

即ち(3)式中のＡ若しくはμの値を大きくして
F₂の値を大きくし、F₁の値に近づけ、土砂の滞
留及び圧密状態を造成する。

具体的には油圧ジヤツキ３５を伸長して内筒３
３及び外筒３４によつて形成される圧密室の全長
Ｌを長くすることによつて(3)式中のＡの値を大き
くする方法がある。この方法のみの場合にはＬが
非常に長くなる可能性があるが、内筒３３の内面
に中空状の伸縮自在なゴム等で形成された中空状
抵抗体３８の中空部に空気または水を注入して同
抵抗体３８を大きく膨張させて、摩擦係数μを極
端に大きくすることが有効である。前記中空状抵
抗体３８は全周に亘つて取付けることなく、例え
ば下方半周内側等、一部分に取付ける程度でも土
砂の流動を阻害することができるため、取付方法
については種々の方法が考えられる。圧密の程度
を高くするために、空気または水の注入量を増大
して、内側への中空状抵抗体３８の全体高さを高
くしたり、複数の抵抗体を配設することも考えら
れる。

スクリユウ羽根３１の搬出力Fsはスクリユウ
軸のトルクを変動せしめることによつて変えられ
る。実際には駆動源の特性から負荷により軸トル
クは変動する。従つてF₁及びF₂の値が大きくな
るのに伴つて負荷が大きくなり、駆動源から得ら
れる最大トルクまで運転される。

而して搬出力の最大値Fsmaxは Fsmax＞F₁ …(5) であることが必要不可欠である。

F₁値が大きい場合、即ちFsmax＜F₁となつた
場合、油圧ジヤツキ３５を退縮して外筒３４を後
退せしめ、(2)式中のＬ（圧密室の長さ）を小さく
することによつて移動力F₁を小さくして(5)式の
状態にすることにより、圧密された〓をそのまま
の状態で連続排出できる。

このように図示の実施例によれば前記内外両筒
間に形成された圧密室に〓を滞留、圧密して透水
係数の低い止水層を造成でき、同止水層によつて
チヤンバからの地下水等が坑内に流出するのを防
止し、〓の連続排土を可能ならしめ、リボンスク
リユウのような止水効果の殆んどない排土装置に
おいても止水効果を得ることができる。また〓の
圧密の程度は内外両筒間の圧密室の全体長さを変
え、中空状抵抗体の中空部に注入する流体の量ま
たは圧力を変え、同中空状抵抗体の形状や取付段
数を変えることによつて調整でき、この調整機能
によつて、止水層を造成したために排土不能にな
つたり、土質が変つて圧密ができなくなるような
ことを防止するものである。

また中空状抵抗体を配設してその拡縮すること
によつて、圧密室全体の長さは予め短かく作れる
ため、坑内スペースにおける有効空間が広くとれ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシールド推進機の縦断側面図、
第２図はそのスクリユウコンベヤ装置後端部の縦
断側面図、第３図は本考案に係るシールド推進機
の一実施例を示す縦断側面図、第４図はそのスク
リユウコンベヤ装置後端部の詳細を示す縦断側面
図である。 ２９……スクリユウコンベヤ装置、３３……内
筒、３４……外筒、３５……油圧ジヤツキ、３８
……中空状抵抗体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. バルクヘツドを有し、切羽側に前記バルクヘツ
   ドを介して連通するようにスクリユウコンベヤを
   配設し、同スクリユウコンベヤの後部排出口に内
   外筒よりなる伸縮可能な圧密室を連設し、同圧密
   室に伸縮自在の中空状抵抗体を設け、同中空状低
   抗体に流体供給源を接続してなることを特徴とす
   るシールド推進機。