JP2000273919A - 海洋深層水の取水方法及び取水路の施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 海洋深層水の取水を大容量に行うと共に、該
海洋深層水の利用範囲の拡大を図る。 【解決手段】 地表面１より所定断面の坑道Ｓを深層水
取水位置４近傍まで構築した後、該坑道Ｓの端部内に隔
壁７を構築する。その後、該隔壁７内を貫通し、該深層
水取水位置４まで水平又は斜めに複数本のボーリングを
行い、複数のボーリング孔９ａ，９ａ…を形成した後、
該ボーリング孔９ａ，９ａ…を介して深層水３を取水す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海洋深層水の取水
方法及び取水路の施工方法に関するものであり、特に、
大規模に海洋深層水を取水する方法及び取水路構築の際
の止水を確実に行うための取水路の施工方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、深層水を取水する方法は、硬質ポ
リエチレンパイプの外側に鉄線を巻いた取水管を海底に
沿って深層水取水位置まで配設し、地上部に構築する井
戸の底部に該取水管を取り付けて該井戸よりポンプアッ
プにより該深層水を取水している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】海洋深層水は、水深略
２００ｍ（２０気圧下）以深で長い年月を経て熟成され
た海水であるため富栄養性 清浄性 低温安定性
熟成性 ミネラル特性等を持ち、大きな潜在能力
を秘めた価値の高い海洋資源である。

【０００４】従来の海洋深層水の取水方法は、パイプに
よる取水のため通常該パイプの内径は１２５mm〜４５０
mmが採用されており、その取水量も１０００〜３０００
０m³／日が一般的であり、小容量の取水しかできなかっ
た。又、海洋深層水の利用も水産及び食品（酒、味噌、
醤油、塩）等に限られた小規模利用にすぎなかった。

【０００５】そこで、該深層水の取水を大容量にすると
共に、その利用範囲も拡大することができる海洋深層水
の取水方法及び取水路の構築の際の止水を確実に行うた
めの取水路の施工方法を得るために解決すべき技術的課
題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために提案されたものであり、地表面より海洋深
層水を取水する方法に於て、該地表面より所定断面の坑
道を深層水取水位置近傍まで構築した後、該坑道の端部
内に隔壁を構築し、その後、該隔壁内を貫通し、該深層
水取水位置まで水平又は斜めに複数本のボーリングを行
い、複数のボーリング孔を形成した後、該ボーリング孔
を介して深層水を取水する海洋深層水の取水方法、及び
地表面より所定断面の坑道を深層水取水位置近傍まで構
築した後、該坑道の端部内に隔壁を構築し、その後、該
隔壁内を貫通し、該深層水取水位置まで水平又は斜めに
複数本のボーリングを行い、複数のボーリング孔を形成
して取水路を構築する際、該隔壁の該坑道側にガイド管
を固設し、且つ、該ガイド管の先端部にブロウアウトプ
リベンタを設け、更に、該隔壁近傍の該ガイド管にバル
ブを設け、異状出水のときには該ブロウアウトプリベン
タで止水し、該ボーリング孔が該深層水取水位置まで達
したときには、該バルブで止水して次の該ボーリング孔
の形成を繰り返し行い、複数の該ボーリング孔を形成し
て、該取水路を構築する取水路の施工方法を提供するも
のである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１及び図２に従って詳述する。図１（ａ）は海洋深層水
の取水状態を示す縦断面図である。地表面１より全断面
立坑掘削機（図示せず）等により海洋深層水３を取水で
きる海面２からの深さ（２００〜３００ｍ）まで掘削し
て取水のための坑道Ｓとしての立坑５を構築する。該立
坑５の直径は３〜５ｍを可とする。然るときには、坑内
無人化で且つ、地上の監視操作により全断面を連続的に
掘削しながら排土を行うことができると共に取水時には
所定の取水容量も確保することができる。

【０００８】次に、該立坑５の下部から連続して深層水
取水位置４近傍まで所定長さの取水のための該坑道Ｓと
しての水平坑６を構築する。尚、該深層水取水位置４近
傍とは、水圧による地山の崩壊がない位置で、且つ、出
水もない位置である。該水平坑６の直径は該水平坑６を
全断面で連続的に機械掘削できる直径とするが略３ｍを
可とする。又、該水平坑６の長さは一般的に水深２００
ｍ以深の深層水３を取水するために略３０００〜５００
０ｍを掘削する必要がある。

【０００９】尚、該坑道Ｓは地形、地質等により、該立
坑５から斜坑、該立坑５から斜坑を経て該水平坑６、斜
坑のみ、斜坑から該水平坑６等の色々な組合せで構築し
てもよい。

【００１０】次に、該水平坑６が該深層水取水位置４の
手前略５０〜１００ｍに達したら、該水平坑６の端部内
にコンクリートを打設して水圧に耐えることができる所
定厚の隔壁７を構築する。尚、該隔壁７の直径は、後述
の複数のボーリング孔９ａ，９ａ…を形成するために該
水平坑６の直径より大きくする。従って、該水平坑６よ
り該隔壁７への拡大部６ａは漏斗状に断面積を変化させ
る。該隔壁７を構築する際、図１（ｂ）に示すように該
隔壁７の周囲の岩盤Ｒにロックボルト８，８…を打設
し、その周辺部に薬液注入して該岩盤Ｒを固化させて補
強して該隔壁７と一体化する。

【００１１】その後、図２（ａ）乃至（ｅ）に示すよう
に、該隔壁７内を貫通して該深層水取水位置４まで水平
又は斜めに複数本のボーリング作業を行い、複数の該ボ
ーリング孔９ａ，９ａ…を形成するが、先ず、図２
（ａ）に示すように該隔壁７の構築時にガイド管１２を
該隔壁７内に略２〜３ｍ埋設して貫通させると共に、該
水平坑６側へ略４ｍ突出させて設置する。更に、該隔壁
７の近傍の該ガイド管１２内にはバルブ１４を設け、該
ボーリング孔９ａ，９ａ…が該深層水取水位置４まで達
したときには該バルブ１４で止水を行う。該バルブ１４
は自動電磁バルブで構成し、後述のケーシングパイプか
らなる取水路９ｂ，９ｂ…が完成し、該深層水３を取水
する際には、地上よりの集中制御により複数の該バルブ
１４，１４…を同時に解放して該取水路９ｂ，９ｂ…よ
り該深層水３を取水する。

【００１２】又、該ガイド管１２の突出先端部には、後
述のボーリング作業時の異状出水に備えて、図示は省略
するが油圧の作動によりピストンが作動し、リング型パ
ッキングエレメントが収縮し、ドリルロッド１１等の外
径をはさみ込んで止水するブロウアウトプリベンタ１３
を設置する。該ブロウアウトプリベンタ１３は異状出水
又は異状出水の兆候が現われたときに該水平坑６への出
水を遮閉し、ボーリング作業の安全、確実性を図る。該
ブロウアウトプリベンタ１３は１本の該取水路９ｂを構
築した後、次の該取水路９ｂの構築のために移設して使
用する。

【００１３】次に図２（ｂ）に示すように、該隔壁７の
後方にボーリングマシン（図示せず）を設置し、該ガイ
ド管１２内を通し、該隔壁７を貫通して該ボーリング孔
９ａ，９ａ…の形成のためのボーリング作業を行う。該
ボーリングは先端にハンマービット１０を設け、該岩盤
Ｒの削孔を行い、その後方には回転及び推力を該ハンマ
ービット１０に伝え、且つ、流体を刃先に供給するドリ
ルロッド１１を順次継足しながら行う。

【００１４】尚、該隔壁７からの複数の該ボーリング孔
９ａ，９ａ…の形成は、該ボーリング孔９ａ，９ａ…の
間隔が少ないと該岩盤Ｒに亀裂が生じ、該岩盤Ｒを破壊
する恐れがあるので、該ボーリング孔９ａ，９ａ間に所
定間隔を置くか、該坑道Ｓの中心より互いに外へ広がる
角度を付けて斜めに行うようにする。

【００１５】次に図２（ｃ）に示すように、前記ハンマ
ービット１０による該ボーリング孔９ａの孔壁の崩壊防
止及び円滑な取水のために孔中に順次ケーシングパイプ
からなる取水路９ｂを配設する。該ケーシングパイプ９
ｂは錆びないステンレス鋼又は強化プラスチック（ＦＲ
Ｐ）材で構成し、該ハンマービット１０により該岩盤Ｒ
を略２〜３ｍ先掘した後挿入し、その後端は該隔壁７か
らの突出部近傍であり、且つ、該バルブ１４の手前の位
置で固定する。

【００１６】尚、該ケーシングパイプ９ｂは後述のよう
に、該深層水取水位置４近傍まで配設するが、該岩盤Ｒ
の状態により、該隔壁７の口元部だけに配設するか、全
く配設しなくてもよい。この場合には、該ボーリング孔
９ａ，９ａ…が該取水路９ｂとなる。

【００１７】次に図２（ｄ）に示すように、該深層水取
水位置４までボーリングを完了させるが、その際、該深
層水取水位置４近傍までは、該ケーシングパイプ９ｂを
配設するが、貫通時には前記図２（ｂ）に示した該ハン
マービット１０は回収し、最終ボーリングの時にはやや
小径の該ハンマービット１０ａに交換して、残った部分
は該ケーシングパイプ９ｂなしで該深層水取水位置４に
到達させる。該ボーリング孔９ａ貫通の際には湧水が出
るが、その湧水は該バルブ１４を閉めて止水する。止水
の詳細は、該該深層水取水位置４近傍でボーリング作業
を停止して図２（ｃ）で示すように、該ケーシングパイ
プ９ｂを該バルブ１４の手前にくるようにして一気に該
岩盤Ｒを削孔して貫通させた後、該ハンマービット１０
ａを引き抜き該バルブ１４を閉めて止水する。湧水の排
水は前記立坑５の下部に設置する水中ポンプ１５と排水
管１６により海へ戻す。図２（ｅ）は該ハンマービット
１０の回収位置を示し、該ハンマービット１０は該バル
ブ１４の後方に下げて該バルブ１４を閉めて回収する。

【００１８】以上、ボーリング作業を順次繰り返し行
い、図１（ｂ）に示すように蓮根状の穴明状態に複数の
該ケーシングパイプからなる取水路９ｂを配設する。そ
の後、複数の該バルブ１４，１４…を同時に解放して該
取水路９ｂ，９ｂ…より該水平坑６及び該立坑５からな
る該坑道Ｓ内に該深層水３を充満させ、該立坑５上部に
設置するポンプ１７で汲上げ、配管１８により所定の場
所へ運び使用する。尚、該取水路９ｂ，９ｂ…はその直
径を大きくしたり、本数を増加させることにより更に取
水量を増すことができる。

【００１９】又、前述の発明の一実施の形態で示した立
坑及び水平坑からなる坑道の直径、長さ、勾配等はこれ
に限定されるべきではなく、深層水取水計画により適宜
変更される。斯くして、隔壁とボーリング孔からなるマ
ルチボーリング方式と立坑及び水平坑からなる坑道とを
組合せて構築することにより、大容量の深層水を取水す
ることができる。

【００２０】而して、本発明は、本発明の精神を逸脱し
ない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明
が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明は、坑道と隔壁を貫通してボーリング孔を形成するマ
ルチボーリング方式との組合せによる取水方法を採用す
ることにより大容量の海洋深層水を取水することが可能
となり、従来の小容量の取水で且つ食品関係等の小規模
利用に限られていたものを、深層水の低温安定性を利用
して火力発電所の冷却用水又は冷熱エネルギーシステム
等の大規模利用が可能となる。又、該坑道内に該隔壁を
設けるので大水圧を防止できると共に、該隔壁内を貫通
して複数の取水路を配設するので大水圧を分散させて、
安全に取水することができる。

【００２２】請求項２記載の発明は、該隔壁内を貫通し
てボーリング孔を形成して取水路を構築する際、該隔壁
の後方にブロウアウトプリベンタを設けるので、異状出
水が発生したときには速かに止水することができ、且
つ、安全に作業を行うことができる。又、該隔壁に固設
するガイド管にバルブを設けるので、該ボーリング孔が
深層水取水位置まで達したときには該バルブで速かに止
水して、次の該ボーリング作業が行える。更に、該バル
ブは、該ボーリング孔からなる取水路をすべて構築した
後は取水するために解放する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一実施の形態を示し、深層水の
取水状態を示す縦断側面図。 （ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ矢視図。

【図２】（ａ）ガイド管設置状態を示す側面図。 （ｂ）ボーリング状態を示す側面図。 （ｃ）ケーシングパイプ設置状態を示す側面図。 （ｄ）深層水取水位置まで達したときのボーリング状態
を示す側面図。 （ｅ）ハンマービット回収状態を示す側面図。

【符号の説明】

１ 地表面 ３ 海洋深層水 ４ 深層水取水位置 ７ 隔壁 ９ａ ボーリング孔 ９ｂ 取水路（ケーシングパイプ） １２ ガイド管 １３ ブロウアウトプリベンタ １４ バルブ Ｓ 坑道

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地表面より海洋深層水を取水する方法に
   於て、該地表面より所定断面の坑道を深層水取水位置近
   傍まで構築した後、該坑道の端部内に隔壁を構築し、そ
   の後、該隔壁内を貫通し、該深層水取水位置まで水平又
   は斜めに複数本のボーリングを行い、複数のボーリング
   孔を形成した後、該ボーリング孔を介して深層水を取水
   することを特徴とする海洋深層水の取水方法。
2. 【請求項２】 地表面より所定断面の坑道を深層水取水
   位置近傍まで構築した後、該坑道の端部内に隔壁を構築
   し、その後、該隔壁内を貫通し、該深層水取水位置まで
   水平又は斜めに複数本のボーリングを行い、複数のボー
   リング孔を形成して取水路を構築する際、該隔壁の該坑
   道側にガイド管を固設し、且つ、該ガイド管の先端部に
   ブロウアウトプリベンタを設け、更に、該隔壁近傍の該
   ガイド管にバルブを設け、異状出水のときには該ブロウ
   アウトプリベンタで止水し、該ボーリング孔が該深層水
   取水位置まで達したときには、該バルブで止水して次の
   該ボーリング孔の形成を繰り返し行い、複数の該ボーリ
   ング孔を形成して、該取水路を構築することを特徴とす
   る取水路の施工方法。