JPH0313686A - 立坑の掘削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、トンネル、石油備蓄用地下空間、発電所用
地下空間などの通気口、排気口、或いは地上との連結通
路となる立坑の掘削方法に関する。

〔従来の技術〕

首記の如き立坑の掘削法としては、−船釣なダウンザホ
ールドリル等による掘削（この方法での穿孔可能穴径は
１ｍφ程度）のほか、レイズボーラと呼ばれるローラ圧
砕式ビットを回転させながら地下から地表にむかって引
上げていく工法がある。

また、大径の立坑を掘る場合には、切上げ工法と呼ばれ
る人力による翳岩、発破工法が多用されている。この方
法は、地表からの先行掘り貫通小径穴にワイヤを通して
リフトを吊るし、このリフトに人が乗って孔の盤岩、そ
の孔に対する火薬の装填を行なう０次いで、退避、爆破
の作業を繰返えしながら立坑を地下から地表に向かって
切上げていく。

このほか、アリマックエ法とよばれる方法や、近年開発
された全旋回式オールケーシング堀削機で地表側から穴
を掘り下げていくオールケーシング工法がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した各工法のうち、オールケーシング工法を除く他
の工法は、大面積（穿孔可能穴径）の制約や安全上の問
題がある。特に、切上り工法は、火薬装填孔の穿設時に
岩石が落下するなどの他、火薬を使うことから作業の危
険性が高い。

そこで、回転力、押込力共に大きなものが多く、直径２
ｍ、深さ５０ｍ以上の穴あけが可能なオールケーシング
機による工法が注目を浴び出している。

しかしながら、このオールケーシング工法では、ケーシ
ングチューブ内にコアとして残される地層をクレーンを
用いてハンマークラブなどで掴み出しているため、５０
ｍを越えるような深穴の掘削では極めて不能率である。

そこで、この発明は、ケーシング工法を活用して安価に
安全に立坑を掘削し得る方法を提供しようとするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の方法では、立坑の掘削域中心に予め立坑径よ
りも小径のパイロットホ　−ルを貫通して穿孔する。

次に、ケーシングチューブの先頭管の先端と先頭管の内
側に固定した１枚以上の逆三角形翼の傾斜縁部に掘削ビ
ットを有し、さらに逆三角形翼の先端にパイロットホー
ルに挿入される倣いガイドを有する構造の掘削ヘッドを
備える全旋回式オールケーシング掘削機を使用して１記
パイロツトホールでケーシングチューブを先導しながら
、かつ、掘削屑をパイロットホールを通して地下空間又
はトンネル内に落し込みながら立坑を掘削する。

〔作用］ 目的空間に達するパイロットホールは、ダウンザホール
ドリルやポーリング機等であけることができる。

この発明によれば、そのパイロットホールが次に行なう
拡孔作業時にケーシングチューブを先導しつつ掘削屑を
下部空間に順次落下排除する役目を果たすため、拡孔作
業の連続的実施が可能になまた、パイロットホールは、
拡孔時の掘削を容易にして作業能率を更に高めるほか、
掘削ヘッド先端のビットの寿命にも好影響を与える。

即ち、岩石などの脆性物は圧縮耐力は大きいが、引張り
方向の耐力は弱く、自由端近くに貫入力が加わると割れ
易い、この発明ではパイロットホールが拡孔時の自由面
となるため、第１図に示すように、ケーシングチューブ
先端ビット１の切削力が入方向に働らく割合が高まり、
チューブ内のコア部がクラックを生じるなどして崩れ易
くなる。

そこに逆三角形翼に取付けであるビット２がパイロット
ホール９に近いものから順にコア部に切込まれて２の切
削力がＢ方向に働らくため、破壊される岩盤は片となり
昌く、これが順次パイロットホールに落ちていくので２
次切削が減少する。従って、純粋に切削して微粉化する
よりも掘削効率がはるかに良くなる。

また、上の理由からビット２は特に弱い力でコアを切崩
していくことができるので負荷が小さく、損耗が少ない
。

以上の作用・効果によって掘削コストが下がる。

また、ケーシング工法を応用したことによって作業の安
全性が確保される。

〔実施例〕

第１図及び第２図に基づいてこの発明の方法の一例を説
明する。

先ず、地表から地下のトンネル等に向かって先行堀すす
るパイロットホールは、ダウンザホールハンマ、アース
オーガ、ボーリングマシン等によって掘削する。第２図
はその例を示したもので、図中６はダウザホールハンマ
、７はダウンザホールドリリングマシン、８は地下トン
ネル、９はパイロットホールを示している。

９の穴径は立坑１０の穴径を考慮して掘削屑の良排出性
が保、たれるように定める。立坑１０が２ｍφならば９
の直径はおよそ５００鴎φ程度が必要である。

ダウンザホールドリルであれば２００〜６００ｍφ程度
の穴をあけ得るので上のケースでは充分に間に合う。

さて、このようにしてパイロットホールを１屈ったら、
全旋回式オールケーシング機を使って拡孔作業に移る。

このオールケーシング機による廁削には特別に設計した
掘削ヘッドを用いる。その掘削ヘッドは、第１図及び第
３図に示すように、ケーシングチューブ３の先頭管の先
端に管周方向に千鳥配列されたビット１を有している。

また、先頭管の内部には管中心を横切る位置に逆三角形
１４を設けである。この翼４は１枚あればよいが、図は
２枚を十字にクロスさせて取付けである。そして、各翼
４の傾斜縁にビット１が切り残したコア部を掘削するビ
ット２を取付けである。なお、このビット２は、図のよ
うに、掘進方向に突出させるのが望ましい、翼４の傾斜
縁に対して直角方向に向けると掘削速度が上がらず、ピ
ッ′トの発熱も太き（なる。

このことは、コンクリートブロックを岩盤に見立てた小
規模の模擬実験からも確認されている。

このほか、逆三角形翼４の先端部には、パイロットホー
ル９でケーシングチューブの移動を案内するための倣い
ガイド５を設けである。このガイド５は、ビット２によ
る掘削屑の落下を妨げない形状であれば平板、円筒のい
ずれで形成してもよい、また、外周にローラを点存させ
て９との摩擦を減少させる構造にしてもよい。

このような掘削ヘッドを有する全旋回式オールケーシン
グ機でパイロットホール８を先導穴として拡孔作業を実
施すると、所望径の立坑１０を安全にしかも効率良く穿
孔し得る。

第１図の１１は拡孔時に発生する掘削屑の搬送車であり
、落下した屑をこれで直接受けて搬出することが可能な
ため、この面でも作業能率が上がる。

〔効果〕

以上の通り、この発明の方法によれば、先行してあけた
パイロットホールでケーシングチューブを先導しながら
、また、掘削屑を順次排出しながらそのパイロットホー
ルを自由面として、この自由面が最も有効に活かされる
構造の掘削ヘッドで地表側から所望径の立坑をあけてい
くので、（１）　　全旋回オールケーシング機を用いる
工法で（１’用されているハンマークラブ（パケット）
及びそれを昇降させるクレーンが不要。

（２）　　掘削土砂が連続的に排出されるので、作業の
停止時間が少ない。

（３）　　拡孔時に岩盤の脆性破壊が生じ易（、掘進速
度が早まる。

（４）　　岩盤の脆性破壊と２次切削の減少によりビッ
トの摩耗、欠は等が少ない。

の特徴が生じ、結果として工期短縮、工費低減につなが
る。

また、オールケーシング機法を応用しているので作業の
安全性も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方法による拡孔作業工程の断面図
、第２図は先行して実施するパイロットホール穿孔工程
の断面図、第３図は第１図の掘削ヘッドの正面図である
。 １．２・・・・・・ビット　　３・・・・・・ケーシン
グチューブ、４・・・・・・逆三角形翼、 ６・・・・・・ダウンザホールハンマ、７・・・・・・
ダウンザホールドリリングマシン、８・・・・・・地下
トンネル、９・・・・・・パイロットホール、１０・・
・・・・立坑、　　　１１・・・・・・搬送車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）既設の地下空間又はトンネルに向かって地表から
   立坑を貫通させる工法において、立坑の掘削域中心に予
   め立坑径よりも小径のパイロットホールを貫通して穿孔
   し、その後、ケーシングチューブの先頭管の先端と先頭
   管の内側に固定した１枚以上の逆三角形翼の傾斜縁部に
   掘削ビットを有し、さらに逆三角形翼の先端にパイロッ
   トホールに挿入される倣いガイドを有する構造の掘削ヘ
   ッドを備える全旋回式オールケーシング掘削機を使用し
   て上記パイロットホールでケーシングチューブを先導し
   ながら、かつ、掘削屑をパイロットホールを通して地下
   空間又はトンネル内に落し込みながら立坑を掘削するこ
   とを特徴とする立坑の掘削方法。