JPH0480199B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、地下空洞形成法に係り、特に所望
の形状を有する大型空洞を地下岩盤中に開削する
に際し、工事中の保安は勿論、空洞開削後の安定
維持に対しても信頼性のある地下空洞形成法に関
する。

従来技術及びその問題点 地下深部岩盤中に大型空洞を開削し、石油備蓄
をはじめ、放射性廃棄物の処分あるいは保管、エ
ネルギー供給に伴う大型機械設備などの用に供す
ることが必要となつてきた。

もともと地下の深部岩盤中に大型空洞を開削す
るに当つては、いかに硬い岩盤中であろうとも、
必然的に発生する強大な地圧を制御しなければな
らず、工事中の保安及び空洞開削後の空洞の安定
維持については細心の注意と周到な管理を要す
る。

従来、塊状型金属鉱床における鉱山採掘跡ある
いは石灰石鉱山の坑内グローリーホール採掘跡の
ように、有価鉱物の採掘が終了したため、結果的
に地下に大型空洞が残存している例があり、これ
らを上記のような目的に利用しようとする試みが
なされてはいるが、これら大型空洞は地域的に限
定される上に空洞形状が採掘形態によつて左右さ
れており、維持保全の点にも難点があつて利用さ
れるまでに到つていない。

問題点を解決するための手段 本発明の目的は、所望の形状を有し、かつ空洞
完成後の維持管理をも充分に配慮した大型空洞を
地下に形成する方法を提供することである。

本発明者は上記目的を達成すべく研究の結果、
地下空洞開削方式として基本的には鉱山における
大型坑内採掘法として公知の中段採掘法を採用
し、空洞予定部の縦断面において、空洞予定部の
周縁に位置して空洞の輪郭を規定する複数の水平
又は略水平の坑道（以下輪郭坑道という）ならび
に空洞予定部内に設けられた水平または略水平の
穿孔開削用中段坑道（以下中段坑道という）を開
削し、これら坑道からの穿孔・スムーズブラステ
イングにより空洞予定部内の岩盤を起砕、除去す
ることを基本とする。一方、これら空洞開削工程
に先立つて、空洞内壁面近傍を強固に安定させる
ために、輪郭坑道よりもさらに外周に設けられた
水平又は略水平の外周坑道から空洞予定部方向に
ロツクボルトを打設するとともに、空洞内壁面が
平滑になるように上記輪郭坑道相互間にプレスプ
リツテイング穿孔・発破を行う工程を実施し、か
つ、上記空洞開削工程の進展に伴い、空洞予定部
の上方に位置する外周坑道から空洞内に坑井を通
じて起砕した〓ズリなどの固形物を装入して固形
物が坑井の少なくとも一部を満たすことによつて
空洞天盤を支持させる工程を実施し、その後前記
空洞開削工程に移行すれば、上記本発明の目的が
達成できることを見出し、本発明に到つた。

したがつて本発明の方法は、 中段採掘法によつて地下に空洞を形成するに際
し、 (1) 空洞予定部周縁の外側に開削された複数の外
周坑道から空洞予定部方向にロツクボルトを打
設するロツクボルト工程、 (2) 空洞予定部周縁の複数箇所に外周坑道に並行
に開削された空洞輪郭規定坑道からプレスプリ
ツテイング穿孔及び発破を行うプレスプリツテ
イング工程、 (3) 空洞予定部内の複数箇所に空洞輪郭規定坑道
に並行して開削された穿孔中段坑道のうち、プ
レスプリツテイングの終了した部分において、
下方の穿孔中段坑道から穿孔・発破して順次空
洞を形成するスムーズブラステイング工程、お
よび (4) 空洞予定部の上方に位置する外周坑道から空
洞内に連通された坑井を通じて固形物を空洞内
に装入し、装入された固形物が坑井の少なくと
も一部を満たすことにより空洞天盤を支持させ
る装入工程、 の各工程からなることを特徴とする。

以下に本発明の構成を説明する。

この発明における基本的な空洞開削方式として
は、鉱山における大型坑内採掘法として公知の中
段採掘法がある。この方法が他の例えば同じく坑
内採掘法である上向採掘法あるいは下向段欠採掘
法に比べると作業者の稼働する範囲が広大な裸天
井から疎外される、つまり裸天盤の崩落による危
険を回避できる点で保安上優れているからであ
る。

本発明の方法により形成される地下空洞の形状
は前述のような使用目的に応じて、例えば第５図
に示すように、トンネル形状（Ａ図）またはこれ
を環状に結んだ形状（Ｂ図）など自由に選定でき
るが、盤圧制御上から有利な形状として、空洞の
輪郭を卵形ないし長円形に近似させるために空洞
の断面形状を多角形とするのが好ましい。第１図
は本発明における好ましい空洞断面形状の１例を
示したものであり、空洞断面である多角形の頂点
位置に輪郭坑道、及び空洞予定部内部に中段坑道
が配列される。これらの坑道から斜め下向きある
いは直下等に扇状穿孔を行い、中段発破によつて
空洞が形成されて行くことになる。

空洞仕上がり内壁面が大型発破により損傷し更
には常時発生する深部岩盤特有の強大な地圧によ
り加速度的に損壊することを防止するために、上
記多角形の頂点に位置する輪郭坑道からそれぞれ
隣接する輪郭坑道に向けてプレスプリツテイング
を実施する。

第２図は第１図に示す断面をもつ空洞予定部の
斜視図であり、空洞の輪郭に沿つて並行する多数
のプレスプリツテイング用穿孔列が点線で示され
ている。

このプレスプリツテイングを施しておくことに
より空洞内壁面は平滑に仕上げることができ、し
かも中段坑道からの大型発破の影響をうけて亀裂
が空洞壁の外側に発生、進展することを防止す
る。

さらには、上記大型発破を実施する以前に、空
洞予定部周縁の外側の岩盤中に空洞の長軸に略並
行に開削した複数の外周坑道からそれぞれ空洞予
定部に向けてロツクボルト（ケーブルボルトその
他岩盤中に打設するものを含む）を打設して空洞
壁面となる部位を固定しておく必要がある。

ただし、空洞予定部周縁の外側の岩盤が比較的
強固な場合には、ロツクボルトの打設は必要に応
じ、大型発破実施後にしてもよい。

空洞予定部内で起砕したズリは同予定部下方に
開削したズリ抜坑道より全部引抜けば形状として
の空洞は準備できたことになるが、地下深部岩盤
中のことであり、不用意にズリを抜きとることは
空洞の自立性に悪影響を及ぼし、空洞開削進行中
であつても作業継続不能の事態をもたらすおそれ
が常に存在する。起砕したズリはある程度抜取ら
ないと中段発破継続のための必要発破自由面が確
保できぬこともあり、最小限の量は抜き取らねば
ならないが、そのため起砕ズリ上面が空洞天盤か
ら離隔するので、盤圧配分が定まらぬ開削期間中
あるいは開削完了後しばらくの期間中、不意の天
盤崩落が発生し、深部であるが故に大規模崩落を
一挙に誘起させる恐れがある。

そこで本発明においては、空洞上部に人為的に
ズリを投入して要所要所にて空洞天盤を起砕ズリ
によつて支持させる。すなわち、空洞頂部外周に
位置する前記外周坑道（ロツクボルト穿孔坑道）
からズリ投入坑井を開削しズリを投入する。

ズリはズリ抜坑道により地表に搬出されるもの
の一部を使用するほか、別途地表から搬入するも
の、あるいは暫定的強度をもたせるためにセメン
トペースト、モルタル、コンクリートなどの固化
性流動体でもよい。

空洞開削中は肉眼的監視のほか、盤圧計、伸長
計、AE（acoustic emission）カウントなどの計
器による盤圧監視を続行し、これらにより空洞周
辺の盤圧状態を解析し、空洞内のズリを適宜引抜
き、盤圧の再配分が円滑に安定して行われるよう
に制御していくことが必要である。

なお、これらの計器類による監視体制は空洞完
成後の維持管理に対しても極めて重要な役割をも
つことは言うまでもない。

次に、本発明を実施例によつて更に具体的に説
明する。

実施例 第１図に示すような略卵形に近い多角形断面を
有する空洞予定部周縁の外側に空洞予定部の長軸
に並行する複数の外周坑道３を開削し、空洞壁面
となる箇所全般に亘つて壁面となる部位を保護固
定するために、これらの外周坑道群からロツクボ
ルト３ａを図示の如く打設施工する。

次いで、空洞予定部断面を規定する多角形の頂
点に位置する各輪郭坑道１ａ，１ｂ，１ｃ……を
開削するとともに、空洞予定部内部にも複数の中
段坑道６を開削し、一方それぞれの輪郭坑道から
隣接する輪郭坑道に向つてプレスプレツテイング
穿孔２を実施する。

以上により、中段坑道及び輪郭坑道からの穿
孔・発破による空洞予定部の岩盤起砕の準備が完
了したことになる。

第３図は空洞予定部の長軸方向の断面を示した
ものであり、図面左方の地山中に設けられた外周
坑道３ならびにロツクボルト３ａが第１図と同様
に示されており、中段坑道６からの穿孔・発破に
より岩盤が起砕されて空洞が順次形成されるに従
い、各中段坑道も図面右方に後退することとな
る。起砕ズリ７は下部ズリ抜坑道４から搬出され
る。

起砕ズリの搬出により起砕ズリ上面が空洞天盤
から離隔することを防止するために、空洞上方の
外周坑道３からズリ投入坑井群５ａを経てズリあ
るいは必要によりセメントコンクリートを投入
し、空洞天盤を起砕ズリによつて支持させる。

第４図は上記ズリ投入方法を示したもので、ズ
リ投入坑井５ａから投入された上記ズリなどの固
形物８が起砕ズリ７上に堆積されている。

発明の効果 本発明の方法によれば、空洞内壁面の保護安
定、特に空洞天盤の崩落防止対策が充分配慮され
ているので、空洞開削工事中は勿論、空洞完成後
の維持管理についても信頼性のある大型地下空洞
を所望の規模、形状に従つて形成することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により形成される地下空
洞縦断面の１例を示す模式図、第２図は、第１図
に示す断面をもつ空洞予定部におけるプレスプリ
ツテイング穿孔列を示す斜視図である。第３図は
本発明の方法で形成される地下空洞の横断面の１
例を示す模式図、第４図は空洞予定部の上方に位
置する外周坑道から坑井を通して固形物を搬入し
空洞天盤を支持する工程を示す模式断面図であ
る。第５図は、本発明の方法で形成される地下空
洞としてのトンネル型（Ａ図）あるいはこれを環
状に結んだ例（Ｂ図）を示す鳥瞰図である。 １ａ，１ｂ，１ｃ……空洞輪郭規定坑道、２…
…プレスプリツテイング用穿孔、３……外周坑
道、３ａ……ロツクボルト、４……ズリ引抜坑
道、５ａ，５ｂ……固形物投入坑井、６……中段
坑道、７……起砕ズリ、８……固形物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中段採掘法によつて地下に空洞を形成するに
   際し、 (1) 空洞予定部周縁の外側に開削された複数の外
   周坑道から空洞予定部方向にロツクボルトを打
   設するロツクボルト工程、 (2) 空洞予定部周縁の複数箇所に外周坑道に並行
   に開削された空洞輪郭規定坑道からプレスプリ
   ツテイング穿孔及び発破を行うプレスプリツテ
   イング工程、 (3) 空洞予定部内の複数箇所に空洞輪郭規定坑道
   に並行して開削された穿孔中段坑道のうち、プ
   レスプリツテイングの終了した部分において、
   下方の穿孔中段坑道から穿孔・発破して順次空
   洞を形成するスムーズブラステイング工程、お
   よび (4) 空洞予定部の上方に位置する外周坑道から空
   洞内に連通された坑井を通じて固形物を空洞内
   に装入し、装入された固形物が坑井の少なくと
   も一部を満たすことにより空洞天盤を支持させ
   る装入工程、 の各工程からなることを特徴とする、地下空洞形
   成法。