JPH04209299A - 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

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】

［０００１１

【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−を掘削かつ準備するための方法に関する。 ［０００２１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−８５０１６４７−５，５Ｅ−Ｃ８
４０４７２８−１）。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立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。この発明は次の事柄によって特徴づけられ
る。それらは、１個以上の立坑／トンネルであって、好
ましくは張り出した球の中心から半径方向に配置されて
いるものからの第一の距離から半径方向で外方に延在す
る第一の一連の穴を開けることと、中心から更に一層外
方に配置された第二の距離から半径方向外方に延在する
第二の一連の穴であって、第一シリーズの穴の外側に延
在するものを開けることと、中心から一層遥かに外方に
配置された第三の距離から半径方向外方に延在する第三
の一連の穴であって、第二シリーズの穴の外側に延在す
るものを開けることと、場合により更に一連の穴が空洞
の境界まで半径方向外方に延在して開けられることと、
第一シリーズの穴がそれらの全長に亘って装薬されるこ
とと、それぞれの別のシリーズの穴がその部分であって
、前のシリーズの穴の装薬領域外側に位置するものにお
いて装薬され、それによってその装薬が連続した環状の
装薬領域を占めることになり、それらは張り出した球状
空洞の形状を覆うことと、それぞれの環状領域自体につ
いて内側から外側へ、あるいはその逆から開始される爆
破が行われることである。 ［０００７１本方法の好ましい実施態様によれば、六を
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六開け
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は、場合により張り出した空洞に配
置された作業および輸送用トンネルを生成することと１
円筒状空洞の上部から垂直の立坑を生成することと、第
一のレベルから第一のシリーズの半径方向外方に延在す
る穴を開けることと、第二のより高く配置されたレベル
から第二シリーズの半径方向外方かつ下方に延在する六
であって、第一シリーズの穴の外側に延在するものを開
けることと、第三の更に一層高いレベルから第三シリー
ズの半径方向外方かつ下方に延在する穴であって、第二
シリーズの穴の外側に延在するものを開けることと、場
合により更に別のシリーズの六が、貯蔵用空洞の垂直限
界まで、半径方向外方かつ下方に延在して開けられるこ
とと、第一シリーズの穴がそれらの全長に亘って装薬さ
れることと、それぞれの別のシリーズから成る穴が前の
シリーズの穴の装薬領域の外側に存在する部分において
装薬され、それによってそれらの装薬が連続した環状装
薬領域を占めることになり、それらが張り出した球状空
洞の形状を覆うことと、それぞれの環状領域自体につい
て内側から外側へ、あるいはその逆から開始される爆破
が行われることによって特徴づけられるものである。 ［０００９１更に、別の特徴は特許請求の範囲から明白
である。 ［００１０１

【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。 ［００１１１互いに略直角に交差する３個のトンネルま
たは立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／
立坑と、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／または張り出した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。 ［００１２１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は岩石集積体内の張り出した空
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。半径方向の六
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立坑３から掘削されるが、
これらの穴は立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。第ニレベル７
から、半径方向の穴８から成る第二リングが設けられ、
それによって第ニレベル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、そして六８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成る別の距離を下方−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１
０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１
２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。水平面に相対している穴
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、六６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立坑に至るまで砂を
充填し、穴１０は、穴８の外側に位置するその部分にお
いて充填され、それにより立坑に向かう部分は砂によっ
て充填され、そして穴１２は、穴１０の外側に位置する
その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
−ジョン（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　
ｂｌａｓｔｉｎｇ）　　］　、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、そして補強の
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、ワイヤーを立坑内の一点
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
ーナーの立坑によって十角形に形成されているのが示さ
れている。これらの立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立坑か
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
立坑３から、また一部は４個の水平立坑（すなわち、２
個の直交立坑＞１３．１４．１５および１６から掘削し
である。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１６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、立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立坑からの各
人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立坑と連結している
。空洞１の主要部の掘削に関して、成るものは螺旋形ト
ンネル１７を経由して装薬を除いたトンネル１８、張り
出した底部レベルに下降し、それに対して従来の掘削が
、たとえば５Ｅ−（、−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、立坑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、また中央立坑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立坑３から
削岩される。環状トンネル２１から、穴間の成る与えら
れた距離ならびに前の穴の端部地点までの、更に削岩部
のセクターの形成に至るまでの成る角度をもって削岩が
行われる。削岩部の角度を変更し、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２０および２２における削岩部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する
適応に関して外方に、またそれによって異なった削岩穴
セクターの適用に関し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、
中央立坑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。これらの先立つ削岩部において、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２
１および環状トンネル１７、また中央立坑３から行うこ
とができる。図において、中央立坑３の周囲の円内に位
置するプロダクション立坑の使用が示されており、この
プロダクション立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。 ［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。 ［００２０１第６図は本発明による空洞の長円形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。 ［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■およびＩＩが爆破され
、その結果中央立坑から中央体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、あるいは垂直の立坑を介して、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、ＩＩ
Ｉ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立坑
２３および２４から行うことが出来るが、これらの立坑
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立坑は上
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から削岩し
、また穴３４は中央立坑３から削岩されて空洞の円錐形
底部を生成し、それによって円錐形表面自体は空洞の底
部から六３５を削岩することによって生成された。装薬
し、そして穴３４内に配置された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、
次いで装薬し、かつ穴３５内に配置された装薬およびそ
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、削岩した穴３６の遮蔽が配置されて
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　立坑 ４　第一レベル ５　天井 ６　半径方向の穴 ７　第ニレベル ８、３４．３４．３６穴 ９　より高い部分 １０　半径方向穴 １１　より高いレベル １２　半径方向穴 ３１　円筒形壁 ３２　垂直穴

【図４】

【図８】

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１個以上の立坑／トンネル（３、１３、１
   ４、１５、１６）であって、好ましくは張り出した球の
   中心から半径方向に配置されているものからの第一の距
   離（４）から半径方向で外方に延在する第一のシリーズ
   の穴（６）を開けることと、中心から更に一層外方に配
   置された第二の距離（７）から半径方向外方に延在する
   第二のシリーズの穴（８）であって、第一シリーズの穴
   の外側に延在するもの（８）を開けることと、中心から
   一層遥かに外方に配置された第三の距離（９）から半径
   方向外方に延在する第三のシリーズの穴（１０）であっ
   て、第二シリーズの穴（８）の外側に延在するもの（１
   ０）を開けることと、場合により更に別のシリーズの穴
   （１２）が更に遥か外側に位置する距離（１１）から半
   径方向外方に延在して空洞（１）の境界まで開けられる
   ことと、第一シリーズの穴（６）がそれらの全長に亘っ
   て装薬されることと、それぞれの別のシリーズの穴（８
   、１０、１２）がその部分であって、前のシリーズの穴
   （６、８、１０）の装薬領域外側で次のシリーズの穴（
   １０、１２）の接触地点まで位置するものにおいて装薬
   され、それによってその装薬が連続した環状の装薬領域
   を占めることになり、それらは張り出した球状空洞の形
   状を覆うことと、それぞれの環状領域自体について外側
   から内側へ、あるいはその逆から開始される爆破が行わ
   れることを特徴とする、岩石の空洞、ひいては略球状の
   岩石空洞または球状部、たとえばドーム状天井を備える
   岩石空洞であって、シェルターとして、固体または液体
   生成物の貯蔵、あるいは岩石内の生産プラントを意図す
   る空洞を掘削し、かつ準備する方法。
2. 【請求項２】円筒状空洞（１）の上部から垂直の立坑（
   ３）を生成することと、第一のレベル（４）から第一の
   シリーズの半径方向外方に延在する穴（６）を開けるこ
   とと、第二のより高く配置されたレベル（７）から第二
   シリーズの半径方向外方かつ下方に延在する穴（８）で
   あって、第一シリーズの穴（６）の外側に延在するもの
   （８）を開けることと、第三の更に一層高いレベル（９
   ）から第三シリーズの半径方向外方かつ下方に延在する
   穴（１０）であって、第二シリーズの穴（８）の外側に
   延在するもの（１０）を開けることと、場合により更に
   別のシリーズの穴（１２）が、より一層高いレベル（１
   １）から、半径方向外方かつ下方に、そして貯蔵用空洞
   （１）の垂直限界にまで延在して開けられることと、第
   一シリーズの穴（６）がそれらの全長に亘って装薬され
   ることと、それぞれの別のシリーズから成る穴（８、１
   ０、１２）が前のシリーズの穴（６、８、１０）の装薬
   領域の外側で次のシリーズの穴（１０、１２）の接触地
   点まで位置する部分において装薬され、それによってそ
   れらの装薬が連続した環状装薬領域を占めることになり
   、それらが張り出したドーム状天井の形状を覆うことと
   、それぞれの環状領域自体について外側から内側へ、あ
   るいはその逆から開始される爆破が行われることを特徴
   とする、たとえばシェルターとして、固体または液体生
   成物の貯蔵用に、あるいは岩石内の生産プラントのため
   に使用されるプラントのドーム状天井であって、そのプ
   ラントが略垂直の円筒形空洞を含み、その内部は物質の
   貯蔵スペースを形成するものを掘削かつ準備するための
   請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】穴から成るそれぞれのシリーズ中の穴（６
   、８、１０、１２）が張り出した球形の限界面まで開け
   られることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】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乃至３のいずれかに記載
   の方法。
5. 【請求項５】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４のいず
   れかに記載の方法。
6. 【請求項６】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
   ）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
   れぞれが爆破されることを特徴とする請求項１乃至４の
   いずれかに記載の方法。
7. 【請求項７】装薬かつ爆破されなかったそれぞれの穴（
   ６、８、１０、１２）のそれぞれの部分が、水硬結合剤
   を使用して補強かつ注入されて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６のいずれかに記載
   の方法。
8. 【請求項８】ドーム状天井が、開けられた穴中にワイヤ
   ーを配置し、前記立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、それに関し
   てそれらのワイヤーと共に開けられた穴が、爆破の後に
   、水硬結合剤をもって注入されることを特徴とする請求
   項１記載の方法。
9. 【請求項９】場合により球形限界面の外側の別の位置（
   ７、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８記載の方法。
10. 【請求項１０】削岩は、張り出した輪郭を通り過ぎて周
    囲の岩石集積体内に対して遂行され、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に対して注入が
    行われることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに
    記載の方法。
11. 【請求項１１】張り出した輪郭の爆破に先立って、補強
    および注入が行われることを特徴とする請求項１０記載
    の方法。
12. 【請求項１２】削岩が、空洞（１）の外側に位置するト
    ンネル（１７、２０、２１、２２）からその空洞（１）
    の輪郭の形成位置にまで行われることを特徴とする請求
    項１乃至１１のいずれかに記載の方法。