JPH0797893A - リーミング坑掘削機及びガイドシールド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 パイロット坑とリーミング坑の掘削に掘削機本体を共用
し、リーミング坑掘削時に地山に掛かる掘削圧力でパイ
ロット坑のコーナー部坑壁の崩壊を防止するリーミング
坑掘削機及びガイドシールド装置を提供する。 【構成】 掘削機本体１とリーミング坑掘削用カッター
ヘッド４を連結する駆動シャフト部材６に、リーミング
坑Ｂの切羽に接するパイロット坑Ａのコーナー部坑壁
Ａ′に押当してシールドする可変径の円筒分割構成のシ
ールド板１０を有するシールド機構８を配装したことを
特徴とするリーミング坑掘削機用のガイドシールド装置
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パイロット坑を掘削
した後で本坑となるリーミング坑を掘削するリーミング
坑掘削機用のガイドシールド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電所における導水用の斜坑トンネルの
掘削において、トンネルが大口径の場合、本坑とされる
リーミング坑掘削のための地質調査、リーミング坑掘削
時のズリ排出用孔の確保、リーミング坑掘削時のガイド
孔などに利用するものとして、予め小径のパイロット坑
を掘削し、このパイロット坑を拡幅していく形でリーミ
ング坑を掘削することが行われている。

【０００３】前記するパイロット坑の掘削にはパイロッ
ト坑掘削機が使用され、このパイロット坑掘削機（掘削
装置）の先行技術としては、例えば、特開平３−１２５
７９１号公報に記載されている。

【０００４】この公報に記載のパイロット坑掘削機は、
機体が伸縮自在にできていて、機体前面に多数の掘削用
ローラーカッターを有するカッターヘッドを配装し、機
体前部にフロントグリッパーを、機体後部にメイングリ
ッパーを具備し、パイロット坑の掘削は、パイロット坑
壁に対するメイングリッパーによるグリップ作用で機体
後部をパイロット坑壁に保持した状態で、機体を伸長さ
せつつカッターヘッドにより地山を掘削し、機体が伸長
したところで一旦掘削を停止し、ここでフロントグリッ
パーによるグリップ作用で機体前部をパイロット坑壁に
保持し、メイングリッパーによるグリップを解いて機体
を縮小させ、引き続き、メイングリッパーによるグリッ
プ作用で機体後部をパイロット坑壁に保持して上記する
掘削動作（掘削サイクル）を繰り返してパイロット坑を
掘削するものである。

【０００５】そして、掘削により生じるズリは、機体前
部に取り込まれて機体底部（下部）に設けたズリシュー
トからパイロット坑に設けたズリシュートを経て排出
し、掘削機が掘進して機体後部に露出するパイロット坑
壁面に対しては適宜に滑落防止剤などを吹き付けて壁面
覆工を行うものである。

【０００６】上記するように、パイロット坑の掘削が終
了した後でリーミング坑を掘削するには、発破による場
合と、掘削機を用いる場合がある。

【０００７】発破による場合は、パイロット坑掘削機を
解体してパイロット坑内から取り出し、発破によりパイ
ロット坑を中心に地山を破砕してズリをパイロット坑に
落として排出を行うものである。

【０００８】他方、掘削機による場合は、パイロット坑
からパイロット坑掘削機を取り出した後、リーミング坑
掘削機を組み、パイロット坑をガイドにしてこのパイロ
ット坑を拡幅する形でパイロット坑を中心にリーミング
坑を掘削するものである。

【０００９】このリーミング坑掘削機の先行技術として
は、例えば、「建設の機械化」 (昭和54年の２月号）の
「トンネルボーリングマシンによる斜坑掘削計画」とい
うタイトルの記事がある。

【００１０】この掘削機は、リーミング坑を掘削するカ
ッターヘッド有する掘削装置と、この掘削装置からパイ
ロット坑内へ延設されるガイドシャフト部材と、該ガイ
ドシャフト部材にスライド自在に配設され、パイロット
坑壁にグリップする２組のグリッパーと、これらのグリ
ッパーに対して上記ガイドシャフト部材を伸縮動させて
カッターヘッドにスラスト力を付与するスラストジャッ
キを具備し、リーミング坑の掘削は、上記するパイロッ
ト坑の掘削時と同様に、２組のグリッパーを交互に用い
てパイロット坑壁に対するグリップ作用でガイドシャフ
ト部材を保持し、ガイドシャフト部材回りに掘削装置を
回転させつつスラストジャッキを収縮して掘削装置にス
ラスト力を付与してパイロット坑を中心にした外周の地
山の掘削動作を繰り返してリーミング坑を掘削するもの
である。

【００１１】このリーミング坑の掘削に際して生じるズ
リはグリッパー装置の隙間などを経てパイロット坑内に
落下させパイロット坑をズリシュートにして排出され
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記するようにリーミ
ング坑を掘削するリーミング坑掘削機は、掘削装置の上
側（パイロット坑の反対側）に、駆動部や運転席などを
装備した掘削機本体があるため、掘削によって生じるズ
リが大塊となっても掘削にはさほど影響を与えないもの
である。

【００１３】しかし、従来のように、パイロット坑の掘
削にパイロット坑掘削機を用い、リーミング坑の掘削に
リーミング坑掘削機を用いるとなると、当然のことなが
ら２台の別々の掘削機が必要になる。また、パイロット
坑掘削終了端部において両方の掘削機を入れ換える（転
換）には、掘削機の解体・組立に日数が掛かり人的労力
負担も大きく、工期および工費にも大きく影響する。

【００１４】この課題を解決する手段としては、パイロ
ット坑の掘削が終了した時点で、パイロット坑掘削用カ
ッターヘッドをリーミング坑掘削用カッターヘッドに取
り替え、パイロット坑の掘削に使用した掘削機本体をそ
のままリーミング坑の掘削に用いることが考えられる。

【００１５】このようにパイロット坑とリーミング坑の
掘削に、掘削機本体を共用する場合、リーミング坑掘削
によって生じるズリは、パイロット坑掘削時と同様に掘
削機内に取り込んでその底部に設けたズリシュートから
パイロット坑に設けたズリシュートを経て排出しなけれ
ばならず、その大きさに制約を受ける。

【００１６】しかし、リーミング坑の掘削では切羽の中
心部にパイロット坑があって切羽は中抜け状になるた
め、パイロット坑のコーナー部分は脆くて地山に掛かる
掘削圧力によって当該コーナー部分が崩壊することがあ
る。このような崩壊現象が多少なりとも起こると、崩壊
によるズリは掘削により生じるズリとは異なり、さまざ
まな大きさのものとなものとなるため、切削によるズリ
の大きさに比べて格段に大きいズリ（大塊ズリ）が掘削
機内に落ち込んで、掘削機の動作に支障を来すばかりで
なく、ズリシュートの入口やズリシュート内に引っ掛か
ってズリの排出に支障を来すようなことが起こる。

【００１７】この発明は上述の点に鑑みなされたもので
あって、リーミング坑掘削時において地山に掛かる掘削
圧力でパイロット坑のコーナー部坑壁の崩壊を防止し、
リーミング坑の掘削作業を円滑に遂行するようにしたリ
ーミング坑掘削機用のガイドシールド装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めのこの発明の第１の発明の要旨とするところは、パイ
ロット坑を拡幅して本坑とされるリーミング坑を掘削す
るリーミング坑掘削機において、掘削時にリーミング坑
の切羽に接するパイロット坑のコーナー部坑壁に押当し
てシールドするガイドシールド装置を、リーミング坑掘
削用カッターカッターヘッドの直ぐ下側に装備したこと
を特徴とするリーミング坑掘削機にあり、第２の発明の
要旨とするところは、掘削機本体とリーミング坑掘削用
カッターヘッドを連結する駆動シャフト部材に配装した
シールド機構が、駆動シャフト部材に取着した支持部材
と、該支持部材に対応して支持部材回りに配置され、パ
イロット坑のコーナー部坑壁に押当してシールドする円
筒分割構成のシールド板と、各シールド板毎に、軸心方
向に離間して一端を支持部材に、他端をシールド板に枢
着し、シールド板と支持部材を連結する複数のリンクか
らなる平行リンク組と、同じく各シールド板毎に、軸心
方向に離間して一端を支持部材に、他端をシールド板に
枢着し、リンクと起伏方向を逆向きに支持部材とシール
ド板を連結する流体圧シリンダーからなる可変径のシー
ルド板を有するシールド機構を配装したことを特徴とす
る請求項１に記載のリーミング坑掘削機用のガイドシー
ルド装置にあり、第３の発明の要旨とするところは、掘
削機とリーミング坑掘削用カッターヘッドを連結する連
結部材上に配装したシールド機構が、駆動シャフト部材
に取着した支持部材と、該支持部材に対応して支持部材
回りに配置され、パイロット坑のコーナー部坑壁に押当
してシールドする円筒分割構成のシールド板と、各シー
ルド板毎に、軸心方向に離間して一端を支持部材に、他
端をシールド板に枢着し、全部の流体圧シリンダーの起
伏方向を同一向きに支持部材とシールド板を連結する流
体圧シリンダーからなる平行流体圧シリンダー組からな
る可変径のシールド板を有するシールド機構を配装した
ことを特徴とする請求項１に記載のリーミング坑掘削機
用のガイドシールド装置にあり、第４の発明の要旨とす
るところは、掘削機とリーミング坑掘削用カッターヘッ
ドを連結する連結部材に配装されるシールド機構が、駆
動シャフト部材に取着した支持部材と、該支持部材に対
応して支持部材回りに配置され、パイロット坑のコーナ
ー部坑壁に押当してシールドする円筒分割構成のシール
ド板と、少なくとも一つのシールド板に、軸心方向に離
間して一端を支持部材に、他端をシールド板に枢着し、
支持部材とシールド板を連結する流体圧シリンダーから
なる平行流体圧シリンダー組と、他のシールド板に、軸
心方向に離間して一端を支持部材に、他端をシールド板
に枢着し、流体圧シリンダーの起伏方向を同一向きに支
持部材とシールド板を連結する複数のリンクからなる平
行リンク組と、隣合うシールド板間にそれぞれに架装し
た突っ張り用流体圧シリンダーからなる可変径のシール
ド板を有するシールド機構を配装したことを特徴とする
請求項１に記載のリーミング坑掘削機用のガイドシール
ド装置にある。

【００１９】

【作用】リーミング坑の掘削において、リーミング坑の
切羽に接するパイロット坑のコーナー部坑壁をシールド
機構によってシールドし、地山に掛かる掘削圧力でパイ
ロット坑のコーナー部坑壁の崩壊を生じないようにして
掘削が行われるので、粒度の揃ったズリが機体底部（下
部）に設けたズリシュートからパイロット坑に設けたズ
リシュートを経て排出され、リーミング坑の掘削を円滑
に遂行する。

【００２０】パイロット坑のコーナー部坑壁をシールド
するシールド機構は可変径構成であるので、リーミング
坑の掘削が進行していく過程でパイロット坑内径の変化
に適切に追従してどこでも確実なシールド作用を発揮す
る。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００２２】図１はこの発明の装置を装備したリーミン
グ坑掘削機の概略構成図である。

【００２３】図において、１は掘削機本体を示す。この
掘削機本体１は、機体が伸縮自在にできていて、機体前
部にフロントグリッパー２を、機体後部にメイングリッ
パー３を具備し、パイロット坑壁Ａに対し両グリッパー
２，３を交互にグリップさせて掘削機本体１を保持し、
この状態で機体の伸縮を図って掘削動作を行わしめるも
ので、基本構成は公知のパイロット坑掘削機と同一のも
のである。

【００２４】４はリーミング坑Ｂを掘削するリーミング
坑掘削用カッターヘッドで、このカッターヘッド４の前
面には多数の掘削用ローラーカッター５を取着してい
る。カッターヘッド４は掘削機本体１に対し駆動シャフ
ト部材６を介して連結され、掘削機本体１内に設けたモ
ーター等の駆動装置で回転してリーミング坑Ｂを掘削す
るもので、掘削によって生じたズリは掘削機本体１内に
取り込まれて掘削機本体１底部からパイロット坑Ａの底
部に連続的に設けたズリシュート７を経て排出される。

【００２５】この発明においては、前記駆動シャフト部
材６上に、リーミング坑Ａのコーナー部坑壁Ａ′をシー
ルドする可変径のシールド機構８を配装している。

【００２６】図２はこの発明の第１実施例を示す要部側
面図、図３は同正面図である。

【００２７】この発明に係るシールド機構８は、駆動シ
ャフト部材６に取着した支持部材９と、この支持部材９
に対応して支持部材９回りに配置され、パイロット坑Ａ
のコーナー部坑壁Ａ′に押当してシールドする円筒分割
構成のシールド板１０と、各シールド板１０と支持部材
９に連結する連結部材１１からなり、この連結部材１１
は各シールド板１０を支持部材９に対して平行関係を保
って接近離間させるものである。

【００２８】第１実施例のシールド機構８を構成する連
結部材１１は、リンク１１ａと流体圧シリンダー１１ｂ
を組合せたもので、各シールド板１０それぞれに、軸心
方向に離間して一端を支持部材９に、他端をシールド板
１０に複数（３個）のリンク１１ａを枢着して支持部材
９とシールド板１０を連結する平行リンク組を構成し、
この平行リンク組を周方向に離して複数組（２組）を設
け、両方の平行リンク組の間にあって、一端を支持部材
９に、他端をシールド板１０に流体圧シリンダー１１ｂ
を枢着して支持部材９とシールド板１０を連結し、リン
ク１１ａと流体圧シリンダー１１ｂをクロスさせて両者
の起伏方向を逆向きにしている。

【００２９】上記構成において、流体圧シリンダー１１
ｂが縮小してリンク１１ａおよび流体圧シリンダー１１
ｂが伏倒し、シールド板１０が支持部材９側に接近して
縮径位置を採る。また、流体圧シリンダー１１ｂが伸長
してリンク１１ａおよび流体圧シリンダー１１ｂが起立
してシールド板１０は支持部材９との離間距離を大きく
してパイロット坑Ａのコーナー部坑壁Ａ′をシールドす
るものである。

【００３０】図４はこの発明の第２実施例を示す要部側
面図、図５は同正面図である。

【００３１】この第２実施例のシールド機構８を構成す
る連結部材１１は、リンク機構は用いず流体圧シリンダ
ー１１ｃだけからなるもので、各シールド板１０それぞ
れに、軸心方向に離間して一端を支持部材９に、他端を
シールド板１０に複数の流体圧シリンダー１１ｃを枢着
して支持部材９とシールド板１０を連結する平行流体圧
シリンダー組を構成し、この平行流体圧シリンダー組を
周方向に離して３組を設け、全部の流体圧シリンダー１
１ｃの起伏方向を同一向きにしている。

【００３２】上記構成において、流体圧シリンダー１１
ｃが縮小してこれが伏倒し、シールド板１０が支持部材
９側に接近して縮径位置を採る。流体圧シリンダー１１
ｃが伸長してこれが起立してシールド板１０は支持部材
９との離間距離を大きくし、上述の第１実施例同様にパ
イロット坑Ａのコーナー部坑壁Ａ′をシールドするもの
である。

【００３３】図６はこの発明の第３実施例を示す要部側
面図、図７は同正面図である。

【００３４】この第３実施例のシールド機構８を構成す
る連結部材１１は、流体圧シリンダー１１ｄ、リンク１
１ｅおよび突っ張り用流体圧シリンダー１１ｆを組合せ
たもので、一つのシールド板１０には、軸心方向に離間
して一端を支持部材９に、他端をシールド板１０に複数
の流体圧シリンダー１１ｄを枢着して支持部材９とシー
ルド板１０を連結する平行流体圧シリンダー組を構成
し、この平行流体圧シリンダー組を周方向に離して２組
を設け、他のシールド板１０には、軸心方向に離間して
一端を支持部材９に、他端をシールド板１０に複数のリ
ンク１１ｄを枢着して支持部材９とシールド板１０を連
結する平行リンク組を構成し、この平行リンク組を周方
向に離して２組を設け、隣合うシールド板１０間にそれ
ぞれに突っ張り用流体圧シリンダー１１ｆを架装し、リ
ンク１１ｄと流体圧シリンダー１１ｆの起伏方向を同一
向きにし、また、突っ張り用流体圧シリンダー１１ｆは
シールド板１０周方向に向けて伸縮するようにしてい
る。

【００３５】上記構成において、流体圧シリンダー１１
ｄと突っ張り用流体圧シリンダー１１ｆが同時的に縮小
してリンク１１ｅと流体圧シリンダー１１ｄが伏倒し、
シールド板１０が支持部材９側に接近して縮径位置を採
る。流体圧シリンダー１１ｄと突っ張り用流体圧シリン
ダー１１ｆが同時的に伸長してリンク１１ｅと流体圧シ
リンダー１１ｄが起立するとともに、隣合うシールド板
１０隙間間隔を拡げてシールド板１０は支持部材９との
離間距離を大きくし、上述の第１実施例同様にパイロッ
ト坑Ａのコーナー部坑壁Ａ′をシールドするものであ
る。

【００３６】上記するようにリーミング坑Ｂの掘削は、
切羽に接するパイロット坑Ａのコーナー部坑壁Ａ′をシ
ールド機構８によってシールドした状態で行われ、方向
修正などで掘削中心がずれた際シールド機構８の位置を
変える場合は、所定の圧力に設定された各流体圧シリン
ダー１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび突っ張り用流体圧シ
リンダー１１ｆの伸縮によってシールド板１０の変径お
よび後退動を自動的に行ってシールド板Ａとコーナー部
坑壁Ａ′の隙間を調整するものである。

【００３７】なお、シールド板１０はその下側をテーパ
ー状にして掘削機本体１の下降時に円滑に下降できるよ
うにしている。

【００３８】また、シールド機構８の所には、掘削機本
体１側に落下してくるズリを下側の駆動部などへこぼれ
落ちないようにズリガイド１２（図２参照）を設け、ズ
リシュート７へのズリの流れを円滑に導くようにしてい
る。

【００３９】さらに、掘削機本体１の駆動部には、落石
防止スクリーン１３（図１参照）を配装して、切羽側か
らの大塊ズリの落下（落石）を完全に防止するものとし
ている。

【００４０】

【発明の効果】上記のごとく構成したこの発明によれ
ば、つぎのような効果を奏する。

【００４１】（１） パイロット坑掘削機によるパイロ
ット坑の掘削を終了してパイロット坑掘削用カッターヘ
ッドをリーミング坑掘削用カッターヘッドに取り替え、
パイロット坑とリーミング坑の掘削に掘削機本体を共用
するから、本坑とされるリーミング坑の掘削が短工期で
経済的にできる。

【００４２】（２） リーミング坑掘削用カッターヘッ
ドのすぐ下側にシールド機構を装備し、リーミング坑の
掘削に合わせて掘削機本体とともにパイロット坑内を下
側に移動させ、常に方向修正などで掘削中心がずれた場
合においても切羽に接するパイロット坑のコーナー部坑
壁をシールドするから、地山に掛かる切削圧力で当該コ
ーナー部坑壁の崩壊が防止でき、ズリは粒揃いの掘削に
よるズリだけがズリシュートから確実に排出されるよう
になってリーミング坑の掘削が円滑にできる。また、リ
ーミング坑の掘削時にパイロット坑内の掘削機本体に対
して大塊ズリの落ち込み（落石）などがなく安全性も高
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の装置を装備したリーミング坑掘削
機の概略構成図である。

【図２】 この発明の第１実施例を示す要部の側面図で
ある。

【図３】 この発明の第１実施例を示す要部の正面図で
ある。

【図４】 この発明の第２実施例を示す要部の側面図で
ある。

【図５】 この発明の第２実施例を示す要部の正面図で
ある。

【図６】 この発明の第３実施例を示す要部の側面図で
ある。

【図７】 この発明の第３実施例を示す要部の正面図で
ある。

【符号の説明】

１…掘削機本体 ４…リーミング坑掘削用カッターヘッド ６…駆動シャフト部材 ８…シールド機構 １０…シールド板 Ａ…パイロット坑 Ａ′…パイロット坑のコーナー部坑壁 Ｂ…リーミング坑

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイロット坑を拡幅して本坑とされるリ
   ーミング坑を掘削するリーミング坑掘削機において、掘
   削時にリーミング坑の切羽に接するパイロット坑のコー
   ナー部坑壁に押当してシールドするガイドシールド装置
   を、リーミング坑掘削用カッターカッターヘッドの直ぐ
   下側に装備したことを特徴とするリーミング坑掘削機。
2. 【請求項２】 掘削機本体とリーミング坑掘削用カッタ
   ーヘッドを連結する駆動シャフト部材に配装したシール
   ド機構が、駆動シャフト部材に取着した支持部材と、該
   支持部材に対応して支持部材回りに配置され、パイロッ
   ト坑のコーナー部坑壁に押当してシールドする円筒分割
   構成のシールド板と、各シールド板毎に、軸心方向に離
   間して一端を支持部材に、他端をシールド板に枢着し、
   シールド板と支持部材を連結する複数のリンクからなる
   平行リンク組と、同じく各シールド板毎に、軸心方向に
   離間して一端を支持部材に、他端をシールド板に枢着
   し、リンクと起伏方向を逆向きに支持部材とシールド板
   を連結する流体圧シリンダーからなる可変径のシールド
   板を有するシールド機構を配装したことを特徴とする請
   求項１に記載のリーミング坑掘削機用のガイドシールド
   装置。
3. 【請求項３】 掘削機とリーミング坑掘削用カッターヘ
   ッドを連結する連結部材上に配装したシールド機構が、
   駆動シャフト部材に取着した支持部材と、該支持部材に
   対応して支持部材回りに配置され、パイロット坑のコー
   ナー部坑壁に押当してシールドする円筒分割構成のシー
   ルド板と、各シールド板毎に、軸心方向に離間して一端
   を支持部材に、他端をシールド板に枢着し、全部の流体
   圧シリンダーの起伏方向を同一向きに支持部材とシール
   ド板を連結する流体圧シリンダーからなる平行流体圧シ
   リンダー組からなる可変径のシールド板を有するシール
   ド機構を配装したことを特徴とする請求項１に記載のリ
   ーミング坑掘削機用のガイドシールド装置。
4. 【請求項４】 掘削機とリーミング坑掘削用カッターヘ
   ッドを連結する連結部材に配装されるシールド機構が、
   駆動シャフト部材に取着した支持部材と、該支持部材に
   対応して支持部材回りに配置され、パイロット坑のコー
   ナー部坑壁に押当してシールドする円筒分割構成のシー
   ルド板と、少なくとも一つのシールド板に、軸心方向に
   離間して一端を支持部材に、他端をシールド板に枢着
   し、支持部材とシールド板を連結する流体圧シリンダー
   からなる平行流体圧シリンダー組と、他のシールド板
   に、軸心方向に離間して一端を支持部材に、他端をシー
   ルド板に枢着し、流体圧シリンダーの起伏方向を同一向
   きに支持部材とシールド板を連結する複数のリンクから
   なる平行リンク組と、隣合うシールド板間にそれぞれに
   架装した突っ張り用流体圧シリンダーからなる可変径の
   シールド板を有するシールド機構を配装したことを特徴
   とする請求項１に記載のリーミング坑掘削機用のガイド
   シールド装置。