JPH0414598A - トンネル掘削における排土搬出方法および装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、トンネル掘削時に発生した排土（すり）をカ
プセルに入れてトンネル外に搬送する方法および装置に
関するものである。

（ロ）従来枝術 従来、トンネル（特に、山岳トンネル）で掘削時に発生
した排土（すり）はトラックで坑外に搬出される方法が
一般的であった。しかし、トラックから排気されるカス
を坑外に排出するための大容量の排気または吸気管と送
！ｊＡ機（半径５ｍのトンネル内で直径１ｍ以上の排気
管が１〜２本と１０００ｍ”　／分のコントラフアン１
〜２機）から成る換気設備を必要とした。

換気設備は設備費（イニシャルコスト）と運転費（ラン
ニングコスト）がかかりコスト高になる。

また、トンネル内での頻繁なトラックの往復走行は坑内
における交通事故、特に人身事故の発生を招くこともあ
り、走行路盤の確保およびその維持費が高い。

ベルトコンベアによる排土の搬送は、坑内全線でメンテ
ナンスか必要なこと、荷こぼれが避けられないこと、人
間の通行時に巻込み事故を発生するおそれなどから、特
別な場合を除いては用いられていない。

トロッコ輸送では、交通事故の発生や長距離化に伴う運
転要員の増加、レール敷設によるコスト高などが問題と
なり、搬送能力の面でも現状以上の掘削蓮度には対応で
きない。

一方、これに従来のカプセル輸送システムを適用しよう
としても不可能である。すなわち、従来のカプセル輸送
は、定点間輸送を想定したシステムであり、積込・荷卸
機構は高能率を主として追求している。このため、ター
ンテーブル方式やレボルバ方式の積込装置をトンネル内
に設置し、さらに、切羽の移動に追従して移動させなけ
ればならず、装置全体の大型化・複雑化は避けられない
。

そこで、本出願人は、トンネル掘削時に発生する排土を
安全で、省力的、経済的、効率的にトンネル外に搬送す
るシステムを得るために、トンネル掘削時に発生した排
土をカプセルに入れ、パイプ内を切羽近傍からトンネル
外まで空気圧または下り傾斜を利用して搬送する方法に
おいて、トンネル内切羽近傍に排土積込ステーションを
設けること、トンネル外に排土放出ステーションを設け
ること、前記両ステーションを積荷カプセル走行用パイ
プと空荷カプセル走行用パイプとで互いに連結すること
、前記両ステーションにスイング式トラバーサを設けて
前記両パイプの連結の切換を行うこと、前記両ステーシ
ョンに牽引車を設！して該ステーションからのカプセル
の出入れを行うこと、前記排土積込ステーションにキャ
タピラまたはレールシステムを設けて排土積込装置の移
動に対応して該ステーションを移動させること、該ステ
ーションの移動後の空間に前記両パイプを増設すること
からなるトンネル掘削における排土搬出方法およびその
方法を実施するための装置を開示した（特開平２−６１
２９６号公報）。

この先行技術の特徴は、連続的に進行する掘削機と排土
積込装置との間の距離の伸縮を積込ホッパで吸収してい
る点にある。しかし、吸収可能な距離以上に掘削機が進
行するためには、その進行を一旦中止して、積込ホッパ
以降のステーションを掘削機側に移動し、ステーション
とパイプとの間に新たなパイプラインを挿入した後に、
再度掘削を進行させなければならない。

この技術では、吸収できる距離が最大でもホッパ長さ（
例えば、１５ｍ程度）で制約されるなめ、あまり長い距
離の進行を吸収できない０例えば、１日に１０〜１５ｍ
程度進行する高速のトンネル掘削工法にこれを適用した
場合、ステーションの移動のために毎日掘削を停止する
必要かあり、１日当りの進行ＦＭｉｌｌの減少を招くこ
とになる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は、トンネル掘削作業に
おいて定期的運休臼を利用して、排出・積込台車の後方
で断続的に移動する制動・発進台車の大幅移動を可能に
する方法および装置を得ることにある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明のトンネル掘削における排土搬出方法は、トンネ
ル掘削時に発生した排土をカプセルに入れ、パイプライ
ン内を切羽近傍からトンネル外まで空気圧または下り傾
斜を利用して搬送する方法において、トンネル内切羽近
傍において切羽の進行とともに進行し、前記カプセルに
よって搬送されてきたトンネル用資材を該カプセルから
排出したり、また、該カプセルに切羽からの排土を積み
込む排出・積込台車を設けること、該台車の後方で断続
的に進行し、前記カプセルの制動・発進を制御する制動
・発進台車を設けること、前記側台車間の変動区間で一
連のカプセルを乗せて移動するカプセル移動装置を設け
ること、前記制動・発進台車の前進後に生じた新たな区
間にカプセル走行用のパイプラインを増設することから
なる手段によって、上記課題を解決している。

本発明のトンネル掘削における排土搬出装置は、トンネ
ル掘削時に発生した排土をカプセルに入れ、パイプライ
ン内を切羽近傍からトンネル外まで空気圧または下り傾
斜を利用して搬送する装置において、トンネル内切羽近
傍において切羽の進行とともに進行し、前記カプセルに
よって搬送されてきたトンネル用資材を該カプセルから
排出したり、また該カプセルに切羽からの排土を積み込
む排出・積込台車と該台車の後方で断続的に進行し、前
記カプセルの制動・発進を制御する制動・発進台車と、
前記側台車間の変動区間で一連のカプセルを乗せて移動
するカプセル移動装置と、前記制動・発進台車の前進後
に生じた新たな区間に順次増設されて行くカプセル走行
用のパイプラインとからなる手段によって、上記課Ｕを
解決している。

（ホ）作用 前述した本出願人に係る先行技術において、掘削機の進
行とカプセル用パイプライン延伸とのギャップをホッパ
の中で吸収しようとすることから、ギャップに制約が生
じている６本発明によれば、掘削機に近い積込部とパイ
プに近い制動発進部とを切り離すことにより、この制約
をなくし、この間は別のカプセル移動装置を用いること
で問題を解決している。

制動・発進台車はカプセル運行中はパイプラインに接続
されており、搬入側パイプラインを走行してきたカプセ
ルを制動して次のカプセル移動装置に円滑に渡す機能と
、排土を積んだカプセルをカプセル移動装！から受は取
って円滑に搬出側パイプラインへ投入走行させる機能と
を有している。

所定期間（例えば、１週間）の運行か完了したさいには
、制動・発進台車は、パイプラインとの接続か解放され
た後、排出・積込台車側へ移動され、その結果中じたパ
イプラインとの間には新たなパイプラインを挿入して増
設する。

カプセル移動装！は、制動・発進台車からカプセルを受
は取り、排出・積込台車まで移送し、カプセルを排出・
積込台車へ渡すとともに、排土を積んだカプセルを排出
・積込台車から受は取って制動・発進台車へ送り渡す。

排出・積込台車は、カプセル移動装置からカプセルを受
は取り、搬出側パイプラインに相対する位置に移し、排
土を積み込んだ後、カプセル移動装置に渡す、この間、
排出・積込台車は掘削機とともにゆっくり進行している
。

（へ）実施例 本発明のトンネル掘削における排土搬出方法および装置
の実施例について第１図から第８図までを参照して説明
する。

本発明の装置は、第１図および第２図に最もよく示すよ
うに、トンネル１の掘削時に発生した排土１１をカップ
ル２に入れ、パイプライン３内を切羽４の近傍からトン
ネル外まで空気圧または下りが斜を利用して搬送する装
置に適用される。

本発明の装置は、主として排出・積込台車５と、制動・
発進台車６と、カプセル移動装置７と、パイプライン３
とからできている。なお図において、８は切羽に設けら
れる掘削機である。台車５，６および装Ｗ７は広軌レー
ル９上を走行できる。

排出・積込台車５は、切羽４の進行とともに進行し、カ
プセル２によって搬送されてきたトンネル用資材（例え
ば、砂利、砂、セメント等）を、カプセル２から排出し
たり、また、カプセル２に切羽４からの排土１１を積み
込んだりする。

制動・発進台車６は、台車５の後方で断続的に進行し、
カプセル２の制動・発進を制御する。

カプセル移動装置７は、台車５と台車６との間の変動区
間５０６で一連のカプセル２（例えば３両）を乗せて移
動する。

パイプライン３は個々のパイプ３１を連結し、往路と復
路を形成したものである。

切羽４から排±１１に大塊か混入する場合もあることを
想定して、排出・積込台車５はクラ・ンシャ５１を備え
ており、また、トンネル施工用のトンネル用資材（例え
ば、砂利、砂、セメント等）を同時に搬入する機能も備
えている。排土に大塊か混入するおそれの少ない場合に
は、クラ・ソシャは不要である。トンネル用資材の搬入
か不要の場合には、その資材排出のための「持上げ」、
「架構上移送」、「材料排出」、ｒ架構上移送Ｊ「取外
し」等の機構か不要になる。

第２図および第４図に示すように、搬入側パイプライン
３ａを走行してきたカプセルは（この場合、トンネル用
資材を積んでいる。）は、制動筒６１で制動される。こ
こでは、パイプ端のカプセル２ｅと進入したカプセル２
Ｓとの間の空気が圧縮されて上昇する圧力、走行時の摩
擦抵抗、および傾斜を上ることによる運動エネルギ減少
等を利用して制動している。

第３図および第４図にカプセル移動装置７を示す、この
装置７は主として移送台車７１からなり搬入ライン７ａ
側と搬出ライン７ｂ側とに分けて用いる。たたし、移送
台車７は第２図に示すように、両ライン７ａ、７ｂ側に
またかって広軌レール９上に１台設けられている。トン
ネル１の前方へ進むときは搬入ライン７ａ側にカプセル
２を乗せており、後方に進むときは搬出ライン７ｂ側に
カプセル２を乗せている。

移送台車７が、第４図に示すように、制動・発進台車６
に到着すると、カプセル制動筒６１からカプセル２か放
出される。先頭のカプセル２ｅかチェノの牽引ロッドに
当たると、第８図に示すように、カプセル２のフック２
０１がバネに抗して倒れてロッド７２１がカプセルに当
たる、同時に、移送台車上の引込チェノ７２が駆動され
、カプセル２は移送台車７１に完全に乗る。その後、移
送台車７１は自走して積込台車に到達する。移送台車７
１は図示するようなワイヤとウィンチからなる牽引機構
７３によって移動されてもよい。

排出・積込台車５（クラッシャ・５１か必要な場合はク
ラッシャを設けるが、これは積込台車５と一体化しても
よい、）に到着すると引込チェノ７２が駆動してカプセ
ル２を積込台車５例の固定レール５８に乗り移らせ、カ
プセル２の動きは移送チェンジ７に渡される。

このようにして、第３図に示すように、トンネル用資材
排出部５２の後方下部まで移動されたカプセル２は、こ
こでリフタ５４て゛吊り上げられ、さらに排出シュート
５２１上のトラバーサ５３まで移動される。

第６図はりフタ５４の側面図で、第５図および第７図は
その正面図である１、第７図ではりフタ５４は固定式の
吊り具５４１ａが、カプセル２を抱き抱える形で保持す
る。この場合、リフタ５４は、カプセル２が到着する前
に待機している必要がある。第５図に示すリフタ５４は
、シリンダ５４２が縮むことで吊り具５４１ｂがカプセ
ル２のフック（図示せず）にかかり、カプセル２を保持
する。リフタ５４とカプセル２との到着順序には制約が
ない。

いずれの場合も、第６図に示すように、吊上げビーム５
４３でカプセル２が列車編成のまま吊り上げられる。吊
上げビーム５４３は、チェーン５４４で数箇所吊り上げ
られる。チェノ５４４がギア５４５で同期されて吊り上
げられるため、水平を保持したがら上昇する。リフタ５
４は天井走行うレーン状に車輪５４６で支持されており
、走行モータ（図示せず）で台車前方に移動する。

その後、上記と逆の動きによりカプセル２が排土積込部
５６の下に位置され、排土を積み込む。

次いで到着した移送台車７１にカプセル２を渡す。

このとき、搬入ライン７ａ側では前述の固定レール５８
へのカプセル移動が行われている。搬入ライン７ａ側で
はカプセル２が移送台車７１から排出・積込台車５に渡
され、搬出ライン７ｂ０１１では排出・積込台車５から
移送台車７１にカプセル２が渡されていることになる。

移送台車７１は制動・発進台車６へ移動し、発車部６２
ヘカプセル２を渡すと、カプセル２は発進して行く。こ
のとき、搬入ライン７ａ側では制動・発進台車６から移
送台車７１ヘカプセル２が渡され、搬出ライン７ｂ側て
は移送台車７１から制動・発進台車６ヘカプセル２か渡
されていることになる。

延伸吸収可能距離は、移送台車７１が排出・積込台車５
を発進して制動・発進台車６．ｔでの発進時間間隔以内
で到達する。

（ト）効果 本発明によれは、制動・発進台車の長距離にわたる進行
を、定期的な掘削運休時間を利用して有効に吸収できる
ので、パイプライン伸延のための掘削停止回数を減少で
きる。その結果、トンネル掘削の総合的な作業能率か向
上し、工期短縮も可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の概略平面図、第
２図は第１図の装置の概略斜視図、第３図は第１図にお
ける排出・積込台車の概略側面図。 第４図は第１図におけるカプセル移動装置および制動・
発進台車の概略側面図。第５図は第２図のＶ−Ｖ線から
みた横断面図。第６図は第５図のＶｌ−ＶＴ線からみた
側面図。第７図は第５図と同様の図面であって別の実施
例を示す、第８図はカプセル引込チェノの概略側面図。 にトンネル　　　　　２：カプセル ３：パイプライン　　　４：切　羽 ５：排出・積込台車　　６：制動・発進台車７：カプセ
ル移動装置　　　８：掘削機９：広軌レール　　３ａ：
搬入パイプライン３ｂ：搬出パイプライン　５１：クラ
ッシャ５２：トンネル資材排出部 ５３；トラバーサ　　　　５４：リフタ５５：搬出ライ
ン　　　　５６：排土積込部５７：移送チェン　　　　
５８：固定レール６１：制動筒　　　　　　６２：発進
部７１：移送台車　　　　　７２：引込チェノ（外４名
） 手　　続 補　　正 書 １、事件の表示 平成２年特許願第１１６６５４号 ２、発明の名称 トンネル掘削における排土搬出方法 および装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所 名称　（２１１）　　住友金属工業株式会社４、代理人 ６、補正の内容 （１）特許請求の範囲の記載を次のように補正する。 「１．トンネル掘削時に発生した排土をカプセルに入れ
、パイプライン内を切羽近傍からトンネル外まで空電圧
または下り傾斜を利用して搬送する方法において、トン
ネル内切羽近傍において切羽の進行とともに進行し、前
記カプセルによって搬送されてきたトンネル用資材を該
カプセルから排出したり、また、該カプセルに切羽から
の排土を積み込む排出・積込台車を設けること、該台車
の後方で断続的に進行し、前記カプセルの制動・発進を
制御する制動・発進台車を設けること、前記側台車間の
変動区間で一連のカプセルを乗せて移動するカプセル移
動装置を設けること、前記制動・発進台車の前進後に生
じた新たな区間にカプセル走行用のパイプラインを増設
することからなるトンネル掘削における排土排出方法。 ２、トンネル掘削時に発生した排土をカプセルに入れ、
パイプライン内を切羽近傍からトンネル外まで空気圧ま
たは下り傾斜を利用して搬送する方法において、トンネ
ル内切羽近傍において切羽の進行とともに進行し、前記
カプセルによって搬送されてきたトンネル用資材を該カ
プセルから排出したり、また、該カプセルに切羽からの
排土を積み込む排出・積込台車と、該台車の後方で断続
的に進行し、前記カプセルの制動・発進を制御する制動
・発進台車と、前記側台車間の変動区間で一連のカプセ
ルを乗せて移動するカプセル移動装置と、前記制動・発
進台車両の前進後に生じた新たな区間に順次増設されて
行くカプセル走行用のパイプラインとからなる掘削にお
ける排土搬出装置、」 （２）　明細書中下記の記載の箇所をように補正する。 補正箇所 ベージ行　　　　補正前　　　　　補正後８　１２　　
パイプ　　　　　パイプライン９　６　　　イブライン
　　　イブ １２１９　　　ウィンチ　　　　ウィンチ（３）明細書
第１５ページ第６行から第８行までの「延伸吸収・・・
・到達する。」を次のように補正する。 「　延伸吸収可能距離は、制動・発進台車６を発進して
排出・積込台車に到着した移送台１１７１が再び排出・
積込台車５を発進して制動・発進台車６まで発進時間間
隔以内で到達することができる距離で決まる。」 （４）第２図を添附図面のように補正する。 以　　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トンネル掘削時に発生した排土をカプセルに入れ、
   パイプライン内を切羽近傍からトンネル外まで空気圧ま
   たは下り傾斜を利用して搬送する方法において、トンネ
   ル内切羽近傍において切羽の進行とともに進行し、前記
   カプセルによって搬送されてきたトンネル用資材を該カ
   プセルから排出したり、また、該カプセルに切羽からの
   排土を積み込む排出・積込台車を設けること、該台車の
   後方で断続的に進行し、前記カプセルの制動・発進を制
   御する制動・発進台車を設けること、前記両台車間の変
   動区間で一連のカプセルを乗せて移動するカプセル移動
   装置を設けること、前記制動・発進台車の前進後に生じ
   た新たな区間にカプセル走行用のパイプラインを増設す
   ることからなるトンネル掘削における排土搬出方法。 ２、トンネル掘削時に発生した排土をカプセルに入れ、
   パイプライン内を切羽近傍からトンネル外まで空気圧ま
   たは下り傾斜を利用して搬送する装置において、トンネ
   ル内切羽近傍において切羽の進行とともに進行し、前記
   カプセルによつて搬送されてきたトンネル用資材を該カ
   プセルから排出したり、また、該カプセルに切羽からの
   排土を積み込む排出・積込台車と、該台車の後方で断続
   的に進行し、前記カプセルの制動・発進を制御する制動
   ・発進台車と、前記両台車間の変動区間で一連のカプセ
   ルを乗せて移動する。カプセル移動装置と、前記制動・
   発進台車の前進後に生じた新たな区間に順次増設されて
   行くカプセル走行用のパイプラインとからなる掘削にお
   ける排土搬出装置。