JPH07986B2 - 斜坑掘削機における反力支持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は岩盤層に傾斜坑を掘削する斜坑掘削機におい
て、その推進反力の支持構造に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、岩盤にトンネルを掘削する掘削機としてはト
ンネルボーリングマシンが広く知られている。

このトンネルボーリングマシンは、前端に回転カッター
板を配設している前胴と、この前胴に後続する後胴とか
らなり、前胴と後胴とをスラストジャッキで連結すると
共にこれらの前後胴に径方向に伸縮するグリッパを設
け、後胴側のグリッパを拡径させてその外周面を掘削壁
面に押接させることにより、該グリッパを介して掘削壁
面に反力をとった状態で前胴を推進させながら掘削し、
一定長さの掘削後、該グリッパを縮径させる一方、前胴
側のグリッパを拡径させて掘削壁面に押し当て、この状
態でスラストジャッキを作動させて後胴を前進させ、こ
の作業を繰り返し行ってトンネルを掘削していくもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このトンネルボーリングマシンを使用し
て急勾配を有する上向きの斜坑を掘削する場合、マシン
はその自重によって後退しようとし、グリッパによって
はその後退を阻止できない場合が生じる。

特に、岩盤が軟岩層である場合には、グリッパを拡径さ
せて掘削壁面に押接させても強固な圧着力が得られず、
マシンの後退が生じて極めて危険である。

本発明はこのような問題点を解消し、掘削機の後退を確
実に阻止しながら円滑な斜坑の掘削を可能にし得る斜坑
掘削機における反力支持構造を提供することを目的とす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明の斜坑掘削機における
反力支持構造は、斜坑掘削機の後方に、該掘削機により
掘削された坑壁の一定長さ部分の内周面にロックボルト
によって坑壁に締結されているセグメントが組立てられ
てあり、さらに、このセグメントと前記掘削機との間の
坑壁内面に沿って、掘削機に配設した複数本の推進ジャ
ッキに対応する複数のスペーサ部材を介在させているこ
とを特徴とするものである。

このような反力支持構造において、上記スペーサ部材
を、坑方向に長尺な主部材と周方向に隣接する主部材間
を連結した継材とから構成すると共にこのスペーサ部材
の隣接する主部材の対向面内側に、坑壁に固定された回
転止部材を配設してこの回転止部材を主部材の内面に当
接させて回転を防止させるように構成することが望まし
い。

〔作用〕

斜坑掘削機は、スペーサ部材を介してその後方における
坑壁の所望長さ部分に固定したセグメントに反力を支持
させながら掘進する。

セグメントはロックボルトによって坑壁に強固に固定さ
れているので、掘削機からの大きな反力を確実に支持す
ることができる。

さらに、スペーサ部材に掘削機に配設した複数本の推進
ジャッキに対応して配設されているから、掘進時におけ
る反力がスペーサ部材を介して直接的にセグメントに受
止され、円滑な推進が可能となる。

又、スペーサ部材は、坑方向に長尺な主部材と周方向に
隣接する主部材間を連結した継材とから構成しておくこ
とによって、座屈や軸方向荷重による変形が防止される
と共に坑壁に固定された回転止部材を配設し、この回転
部材を主部材の内面に当接可能に構成しておくことによ
ってスペーサ部材の回り止めが行え、その上、この回転
止部材とスペーサ部材とは縁切りされているから、スペ
ーサ部材は軸心方向に対する自由度を有して、掘削時の
推進力による弾性変形が許容され、スペーサ部材を破損
させる虞れがなくなる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面について説明すると、（１）は斜
坑掘削機で、円筒形状の前胴（1a）と中胴（1b）及び後
胴（1c）とを直列に接続し、前胴（1a）内にその前端に
回転自在に配設したカッター板（２）の回転駆動機構を
配設していると共に後胴（1c）の前端部内周面に中胴
（1b）の後端を前後動自在に挿嵌し、さらに、前胴（1
a）と後胴（1c）間をスラストジャッキ（３）により連
結して該スラストジャッキ（３）の作動により前胴（1
a）の後端内周面に前端部を屈折自在に連結している中
胴（1b）を介して後胴（1c）を前胴（1a）に対し前後移
動可能に構成しているものである。

又、前胴部（1a）と後胴部（1c）との周壁には、周方向
に適宜間隔毎に内部側から油圧シリンダーによって外周
面側に出没するグリッパ（４）（５）を夫々配設してあ
る。

（６）は斜坑掘削機（１）の後方において、この斜坑掘
削機（１）によって掘削された斜坑（ａ）の所望長さ部
分の坑壁に固着されているセグメントで、複数個の分割
セグメントを互いに密接させた状態にして周方向に組立
てゝ、該分割セグメントの適宜部分に穿設している注入
孔（21）からモルタル等を坑壁とセグメント間に充填す
ることにより坑壁内面に固定されてなるものであり、さ
らに、各分割セグメントには長尺なロックボルト（７）
の打込孔（図示せず）が穿設されていて、該打込孔を通
じて坑内から坑壁に向かって岩盤中に放射状に打込むこ
とによりこのセグメント（６）を坑壁に強固に固定させ
ているものである。

又、セグメント（６）は坑壁の全周面に亘って組立るこ
となく、第２図に示すようにその下周部の一部に分割セ
グメントが設けられていない間隔部（16）を形成し、こ
の間隔部（16）に掘削岩石排出用シュート（17）を長さ
方向に配設していると共にセグメント（６）の遊離端部
間を補強梁部材（18）によって一体に連結してある。

（８）は斜坑掘削機（１）の後端とセグメント（６）の
前端との間の坑内に坑壁内周面に沿って配設した複数の
スペーサ部材で、このスペーサ部材（８）は、第３図に
示すように、適宜幅と長さを有する中空長方形状の鋼製
主材（8a）と円弧状に彎曲した鋼製継材（8b）とを互い
に周方向に順次連結してリング状に組立てゝなるもので
ある。

主材（8a）は第４図に示すように、その両側端部を内方
に向かってやゝ屈曲させてあり、その屈曲部の前後面両
側端部には前後の主材（8a）（8a）同士を連結するため
の連結孔（９）を穿設した端面板（10）（11）が一体に
設けられていると共に前側端面板（10）に近接する両側
部には、継材（8b）の端面を当接させると共に該端面に
突設したボルト（12）を挿通させる孔（13）を穿設した
連結板片（14）が一体に固着してある。

このように主材（8a）と継材（8b）とからなるスペーサ
部材（８）は、その主材（8a）が斜坑掘削機（１）の後
胴部（1c）の内周面四方に配設した推進ジャッキ（15）
に対応させて円周上の四方に配設され、隣接する主材
（8a）（8a）間の対向側面の前端部間を継材（8b）によ
って連接すると共に下周部側に配設した主材（8a）（8
a）間は継材（8b）で連結することなく遊離端とし、そ
の間隔部に前記セグメント（６）側の間隔部（16）に配
設したシュート（17）に一連に連続するシュート（17）
を配設すると共にこれらの継材（8a）（8a）間を補強梁
部材（18）によって剛直に連結してある。

（19）は前記スペーサ部材（８）の主材（8a）（8a）の
対向側端面に当接若しくは近接状態にして該主材（8a）
の長さ方向に配設した回転止部材で、主材（8a）を受上
してスペーサ部材（８）の回り止めを行っているもので
ある。

この回転止部材（19）はロックボルト（20）によって坑
壁に固着されてあり、その外側面は主材（8a）と一体化
させることなく互いに摺動可能に分離させているもので
ある。

上記のように構成したセグメント（６）と直列に連結し
た複数個のスペーサ部材（８）とを介して斜坑掘削機
（１）の反力を支持しながら該斜坑掘削機（１）を斜め
上方に向かって掘進させるものであるが、この掘削機
（１）による斜坑（ａ）の掘削と共に上記セグメント
（６）及びスペーサ部材（８）の組立て、並びにその作
用を次に説明する。

斜坑掘削機（１）によって岩盤層からなる地盤中をその
下傾端側かから斜め上方に向かって掘削するには、後胴
（1c）に設けたグリッパ（５）を該後胴（1c）の外周面
から拡径方向に突出させて斜坑掘削機（１）により掘削
される坑壁内周面に圧着させる一方、前胴（1a）側に配
設されているグリッパ（４）を収縮させて坑壁内周面か
ら離間させた状態とし、この状態でカッター板（２）を
回転させると共にスラストジャッキ（３）を伸長させて
後胴（1c）側に反力を支持させながら前胴（1a）を推進
させ、岩盤を掘削する。

一定長さの斜坑が掘削されると、前胴（1a）側のグリッ
パ（４）を突出させて坑壁内周面に圧着させる一方、後
胴（1c）側のグリッパ（５）を収縮させて坑壁から離間
させ、しかるのち、スラストジャッキ（３）を収縮方向
に作動させることによって後胴（1c）を前胴（1a）側に
引き寄せる。その際、推進ジャッキ（15）を伸長させて
常に該推進ジャッキ（15）をスペーサ部材（８）に当接
させるようにする。

このような作動を繰り返し行って斜坑（ａ）を掘進して
いく一方、掘削される斜坑（ａ）の坑壁にセグメント
（６）とスペーサ部材（８）とを交互に所望長さ毎に組
立てゝいく。

その組立は、まず、セグメント（６）を坑壁内周面に組
立てると共にロックボルト（７）によって岩盤に強固に
固定させ、このセグメント（６）の組立中は、該セグメ
ント（６）の前端面に反力を取りながら斜坑機（１）を
推進ジャッキ（15）の動作によって掘削に従って推進さ
せる。

必要な反力の支持が得られるようにセグメント（６）を
所望長さ組立てたのち、該セグメント（６）の前端面四
方にスペーサ部材（８）の主材（8a）の後端をボルトナ
ット等によって連結すると共に下部を残して隣接する主
材（8a）（8a）の前部対向面間を継材（8b）によって連
結する。この際、まず、スペーサ部材（８）の主材（8
a）をセグメント（６）に連結したのち、隣接する主材
（8a）（8a）の連結板片（14）（14）に継材（8b）の両
端に突設したボルト（12）を挿通してナットを螺締する
ことにより下部が遊離したリング状のスペーサ部材
（８）を組立てる。

このスペーサ部材（８）の主材（8a）の前端面に斜坑掘
削機（１）の推進ジャッキ（15）を当接、支持させ、該
スペーサ部材（８）を介してセグメント（６）に反力を
支持させながら斜坑掘削機（１）を掘進させる。

スペーサ部材（８）の主材（8a）の長さに相当する斜坑
（ａ）の掘削が終わると、該スペーサ部材（８）の前端
に次のスペーサ部材（８）をそれらの端面板（10）（1
1）同士を接合せた状態にして連結孔（９）（９）間を
ボルトナットにより連接、固定することにより直列状態
に接続し、このスペーサ部材（８）（８）を介してセグ
メント（６）に反力を支持させながら掘削機（１）によ
り斜坑（ａ）を掘削する。なお、前記スペーサ部材
（８）の組立時においては、その組立部位の推進ジャッ
キ（15）を縮小させる。

このようにスペーサ部材（８）（８）・・・（８）を斜
坑掘削機（１）による一定長さの斜坑掘削毎に継ぎ足し
てゆき、その掘削時における該斜坑掘削機（１）側から
の反力によって、一連に連結した主材（8a）に座屈が生
じようとするが、その発生を縦材（8b）によって阻止す
ると共に回転反力を回転止部材（19）によって受止す
る。

斜坑掘削機（１）がスペーサ部材（８）を介してセグメ
ント（６）に確実に支持させながら推進し得る長さのス
ペーサ部材（８）の組立後、再び、該スペーサ部材
（８）の前端側に掘削機（１）による斜坑（ａ）の掘削
に従って次のセグメント（６）を所望長さだけ組立て、
引き続いてスペーサ部材（８）を順次組立て、この作業
を繰り返し行って岩盤中に所定長さの上向き斜坑（ａ）
を掘削するものである。

なお、斜坑掘削機（１）内に取り込まれる掘削岩石（ず
り）は下方に向かって傾斜した一連のシュート（17）上
に排出され、該シュート（17）上を転動或いは摺動しな
がら斜坑（ａ）の下傾端まで搬出される。

又、前後スペーサ部材（８）（８）の継材（8b）（8b）
間に露出する坑壁には、モルタル等の吹き付けによって
落石等が生じるのを防止する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の斜坑掘削機における反力支持構造
によれば、斜坑掘削機の後方に、該掘削機により掘削さ
れた坑壁の一定長さ部分の全周面にロックボルトによっ
て坑壁に締結されているセグメントが組立てられてあ
り、さらに、このセグメントと前記掘削機との間の坑壁
内面に沿って、掘削機に配設した複数本の推進ジャッキ
に対応する複数のスペーサ部材を介在させているので、
斜坑掘削機側の反力を、スペーサ部材を介してその後方
における坑壁の所望長さ部分に固定したセグメントに支
持させることができ、しかも、このセグメントはロック
ボルトによって坑壁に強固に固定されているので、掘削
機からの大きな反力を確実に支持させることができるも
のであり、従って上向きに大きな角度でもって斜坑を掘
削していく掘削機の後退を確実に阻止しながら安全に掘
進させることができるものである。

さらに、スペーサ部材は簡単に組立てが行われて斜坑掘
削機による掘削作業能率を向上させることができると共
に材料費や設備費が安価について経済的であり、又、こ
のスぺーサ部材は掘削機に配設した複数本の推進ジャッ
キに対応して配設されているから、掘削時における反力
をスペーサ部材を介して直接的にセグメントに受止させ
ることができ、円滑な推進が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は斜坑を掘
削している状態の簡略斜視図、第２図はセグメント部分
の拡大縦断正面図、第３図はスペーサ部材の拡大縦断正
面図、第４図はスペーサ部材の主材の斜視図である。 （１）…斜坑掘削機、（1a）…前胴、（1c）…後胴、
（２）…カッター板、（３）…スラストジャッキ、
（４）（５）…グリッパ、（６）…セグメント、（７）
…ロックボルト、（８）…スペーサ部材、（8a）…主
材、（8b）…継材、（15）…推進ジャッキ、（16）…間
隔部、（17）…シュート、（19）…回転止部材、（20）
…ロックボルト、（ａ）……斜坑。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 武久 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社建設部内 (72)発明者 小西 守 東京都港区元赤坂１丁目３番10号 株式会 社奥村組東京支店内 (72)発明者 川辺 次郎 東京都港区元赤坂１丁目３番10号 株式会 社奥村組東京支店内 (72)発明者 阿久津 秋秀 東京都港区元赤坂１丁目３番10号 株式会 社奥村組東京支店内 (72)発明者 吉川 董 東京都港区元赤坂１丁目３番10号 株式会 社奥村組東京支店内 (72)発明者 佐古井 耕三 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 藤岡 一夫 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 福田 有孝 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 山中 和典 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】斜坑掘削機の後方に、該掘削機により掘削
   された坑壁の一定長さ部分の内周面にロックボルトによ
   って坑壁に締結されているセグメントが組立てられてあ
   り、さらに、このセグメントと前記掘削機との間の坑壁
   内面に沿って、掘削機に配設した複数本の推進ジャッキ
   に対応する複数のスペーサ部材を介在させていることを
   特徴とする斜坑掘削機における反力支持構造。
2. 【請求項２】上記スペーサ部材は、坑方向に長尺な主部
   材と周方向に隣接する主部材間を連結した継材とからな
   ることを特徴とする請求項記載の斜坑掘削機における
   反力支持構造。
3. 【請求項３】上記スペーサ部材は、主部材の側面に当接
   して該スペーサ部材の回転を防止する、坑壁に固定した
   回転止部材を有することを特徴とする請求項、記載
   の斜坑掘削機における反力支持構造。