JP2002070472A - トンネル掘削機のカッタヘッド面板構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘削ズリをカッタヘッドの外周側へ掻き寄せ
る掻寄せ板を機内側から着脱容易に交換可能なものと
し、安全性および作業性の向上を図り、ひいては掘削効
率の向上を図る。 【解決手段】 掻寄せ板１１をカッタヘッド前面の面板
３ａに設けられた略縦長溝孔２０にそのカッタヘッド内
部から着脱自在に装着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全断面斜坑切り下
がりのトンネル掘削機の面板構造に関し、より詳しくは
カッタヘッドの回転により掘削される掘削ズリをそのカ
ッタヘッド外周部のズリ取込口を介して機内に取り込ん
で後方側へ搬送するトンネル掘削機におけるカッタヘッ
ド面板部の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば発電施設に用いられる斜坑
を切下げ掘削する工法として、予め掘削される小さな径
のパイロット孔に沿って拡径掘削を行って大きな径のリ
ーミング孔を形成する掘削工法（特公平７−２３６７６
号公報参照）が知られている。この従来工法によれば、
予めパイロット孔を掘削する必要があるために、２度の
掘削作業を行う必要があったり、掘削ズリを落下排出す
るための空間を斜坑の前方下部に予め形成する必要があ
るなどの問題があった。

【０００３】そこで、本出願人は、特開平９−０３２４
６１号公報に開示されているようなトンネル掘削機を既
に提案している。このトンネル掘削機は、カッタヘッド
により掘削された掘削ズリを機内に取り込んだ後に強制
的に後方側に搬送するようにしたものである。この先願
発明によれば、掘削ズリを落下排出するためのリーミン
グ孔を掘削する手間が省け、斜坑の切下げ掘削を効率的
に行うことが可能となる。

【０００４】ところが、この先願発明においては、カッ
タヘッド外周部のズリ取込口における掘削ズリの取込み
性の点、および切羽からズリ取込口までの掘削ズリの排
土性の点で効率が悪いという問題がある。

【０００５】このような問題点を解消するために、本出
願人は、更に特開平９−１１２１８２号公報に開示され
ているようなトンネル掘削機を提案している。このトン
ネル掘削機５０は、図５および図６に示されているよう
に掘削ズリを掻き集めるスクレーパ５３をカッタヘッド
５１の面板５１ａの外周部に設けるとともに、このスク
レーパ５３によって掻き集められる掘削ズリを機内に取
り込むためのズリ取込口５２をそのスクレーパ５３に隣
接して設け、更に掘削ズリをそのカッタヘッド５１の外
周側へ掻き寄せる掻寄せ板５４をカッタヘッド５１の面
板５１ａの前面に設けるように構成されたものである。

【０００６】このトンネル掘削機５０によれば、カッタ
ヘッド５１の切羽において掘削された掘削ズリは、この
カッタヘッド５１の回転（図６中矢印Ｒ方向）に伴って
回転される掻寄せ板５４の側面に沿ってそのカッタヘッ
ド５１の外周部まで案内され、この外周部においてスク
レーパ５３により掻き集められてズリ取込口５２から機
内に取り込まれるので、ズリ取込口５２における掘削ズ
リの取込み性および切羽からズリ取込口５２までの掘削
ズリの排土性を向上させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記掻
寄せ板５４は、使用中に摩耗したり破損したりするため
に、適宜交換する必要があるものである。しかも、その
交換作業に際しては、作業性および安全性を考慮して機
内側から行われる必要がある。ところが、この先願発明
によるトンネル掘削機５０においては、この交換作業に
ついては考慮されていない。

【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、掘削ズリをそのカッタヘッドの外周側へ掻
き寄せるための掻寄せ板を機内側から容易に交換するこ
とのできるトンネル掘削機のカッタヘッド面板構造を提
供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するために、第１発明によるトンネル掘削機の
カッタヘッド面板構造は、カッタヘッドの前面に、掘削
ズリをそのカッタヘッドの回転に伴って外周側へ掻き寄
せる掻寄せ板を設けるとともに、この掻寄せ板により掻
き寄せられた掘削ズリをズリ取込口に向けて掻き集める
スクレーパを設けてなる斜坑切り下がりトンネル掘削機
において、前記掻寄せ板は、前記カッタヘッドの前面に
設けられた穿設孔にそのカッタヘッド内部から着脱自在
に装着されることを特徴とするものである。

【００１０】本発明によれば、前記カッタヘッドの切羽
において掘削された掘削ズリは、このカッタヘッドの回
転に伴って回転される前記掻寄せ板の側面に沿ってその
カッタヘッドの外周部まで案内され、この外周部におい
て前記スクレーパにより掻き集められズリ取込口から機
内に取り込まれるので、掘削ズリの排土性および機内へ
の取込み性を向上することができる。ここで、前記掻寄
せ板は前記カッタヘッドの穿設孔にそのカッタヘッド内
部から、言い換えれば機内側から着脱自在に装着されて
いるので、前記掻寄せ板の摩耗、破損等のため交換が必
要な場合においても、安全かつ容易に交換することがで
きる。したがって、安全性および作業性の向上を図るこ
とができるとともに、総じて掻寄せ効果を高水準で維持
することができ、その結果、掘削効率を向上させること
ができる。

【００１１】第１発明において、前記掻寄せ板は、複数
の部分に分割されているのが好ましい（第２発明）。こ
のようにすれば、第１発明の作用・効果を得ることがで
きるうえ、作業者が手作業によってこの掻寄せ板を着脱
交換できるようにすることができ、またカッタヘッド面
板に配設されるディスクカッタ等との干渉を避けること
ができるのはもちろんのこと、ディスクカッタ等の配置
を優先しつつ、掻寄せ効果に支障のないように配設する
ことができ、その結果、掘削ズリの取込み・排土能力と
掘削能力とを高いレベルで調和させることができる。さ
らに、面板上のスリットも小さく分割されて穿設される
ので、面板強度上の問題が生じたりすることもない。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるトンネル掘削
機のカッタヘッド面板構造の具体的な実施の形態につ
き、図面を参照しつつ説明する。

【００１３】図１には、本発明の一実施例に係るトンネ
ル掘削機の縦断面図が示され、図２には、同トンネル掘
削機の正面図が示され、また図３には、同トンネル掘削
機の正面図の部分拡大図が示されている。

【００１４】本実施例のトンネル掘削機１は、例えば発
電所における導水用の斜坑を掘削するために使用される
ものである。このトンネル掘削機１においては、掘削機
本体の前部にカッタヘッドサポート２を介してカッタヘ
ッド３が回転自在に支承され、このカッタヘッド３の面
板３ａの前面には多数個のディスクカッタ４が装着され
ている。また、前記カッタヘッドサポート２には、掘削
終了時にそのカッタヘッドサポート２をトンネル抗壁に
対して支持するためのサイドサポート５が設けられてい
る。

【００１５】前記カッタヘッドサポート２の後方にはメ
イングリッパ６が設けられるとともに、これらカッタヘ
ッドサポート２とメイングリッパ６との間には、ラチス
ジャッキ７が配されている。こうして、このメイングリ
ッパ６によってトンネル坑壁に反力をとりつつラチスジ
ャッキ７によってカッタヘッドサポート２に推進力を伝
達し、かつカッタヘッド３を回転させることにより掘削
が行われる。なお、この掘削で生じる掘削ズリは中央部
に配されるスクリューコンベヤ８によって機内の後方側
へ搬送される。

【００１６】前記カッタヘッド３の面板３ａは中央部が
前方へ向けて凸状に形成されてなり、この面板３ａの外
周部には複数個（本実施例では６個）のズリ取込口９が
配されるとともに、このズリ取込口９のカッタヘッド回
転方向（図２中矢印Ｒ方向）後方側に掘削ズリを掻き集
めるスクレーパ１０が配されている。

【００１７】また、このカッタヘッド３の正面視におけ
る略中心部から各ズリ取込口９にかけての略放射状帯域
においては、多数個の略縦長溝孔２０が穿設されてい
る。各略縦長溝孔２０は、それぞれその長手方向をカッ
タヘッド回転方向に対し斜交させ、かつその回転方向に
おいて略縦長溝孔２０の外周側端部がその内周側端部の
後方に位置するように、しかも掻寄せ板１１の取付けや
ディスクカッタ４等との干渉などを考慮しつつズリ取込
口９近傍回転方向側を基端として回転方向に所要量ずら
すとともに回転中心方向に近づけていくように略縦長溝
孔２０が順次穿設されている。なお、この略縦長溝孔２
０は、それぞれ独立して穿設されてはいるものの、カッ
タヘッド回転方向における投影面上において隣接する他
の略縦長溝孔と重複部分を有するように、またカッタヘ
ッド回転方向に向けてやや湾曲した形状で穿設されてい
る。

【００１８】本実施例において、図４に示されるように
前記略縦長溝孔２０にはそれぞれ掻寄せ板１１が機内側
からカッタヘッド前面（切羽側）に向けて挿通されると
ともに、この掻寄せ板１１はその略縦長溝孔２０に対応
して面板３ａの機内側に固着されている略ロの字状平板
であって複数のネジ穴が設けられてなるタップドプレー
ト２１を介して面板３ａの機内側に複数（本実施例では
８本）のボルト２２で締結されて、着脱自在に装着され
ている。こうして、それぞれの掻寄せ板１１が着脱可能
に独立して配されつつも、カッタヘッド正面視における
略中心部から各ズリ取込口９にかけてカッタヘッド回転
方向に向けてやや湾曲した曲線を描く略放射状線上に沿
って、言い換えればカッタヘッド３の回転に伴う掘削ズ
リの流れ方向に対応して配設されることになる。

【００１９】前記掻寄せ板１１は、図４に示されるよう
に取付用丸穴が所要数（本実施例では８ヶ所）設けられ
た長方形平板で形成された取付用基板１１ｂの一側面に
やや曲面を呈した平板で形成される掻寄せ部片１１ａが
突設されるとともに、他側面に略Ｕの字状に形成された
握持用グリップ１１ｃが設けられてなるものである。こ
の掻寄せ板１１においては、掻寄せ部片１１ａがやや曲
面を呈した形状にされ、また面板３ａに装着された状態
ではカッタヘッド回転方向にその湾曲部が向けられた状
態になるので、掘削ズリの流れ方向の抵抗を軽減し、掘
削ズリをスムーズに外周側に案内することができる。ま
た握持用グリップ１１ｃが設けられているので、その着
脱交換作業や運搬作業における作業性を向上させること
ができる。また、この掻寄せ板１１はできる限り軽量か
つコンパクトであるのが好ましい。こうすることで、機
内において作業者が手作業でこの掻寄せ板１１の着脱交
換・運搬作業をより容易に効率良く行うことができ、更
に作業性を向上させることができる。なお、この掻寄せ
板１１の面板３ａからの高さは、前記ディスクカッタ４
の刃先より２０〜５０ｍｍだけ低くされ、これによって
ディスクカッタ４が摩耗しても掘削時にその掻寄せ板１
１が切羽に衝接するのを防止するようにされている。こ
こで、ディスクカッタ４の許容される摩耗代は通常２０
ｍｍ未満である。

【００２０】前記面板３ａ裏面側には、前記スクリュー
コンベヤ８がその前端部をその面板３ａ中央部の裏面近
傍位置まで延設するように設けられる。また、この面板
３ａの裏面には、ズリ取込口９より取り込まれる掘削ズ
リをそのスクリューコンベヤ８の前端部方向へ案内する
ために、各ズリ取込口９に対応してそのズリ取込口９か
らスクリューコンベヤ８に付設のホッパ１２の上端部ま
で斜設されるようにスライド板１３が設けられている。

【００２１】このような構成において、カッタヘッド３
の回転により掘削され特に図１のＡの部分に滞留する掘
削ズリは、このカッタヘッド３の回転に伴いそれぞれの
掻寄せ板１１によりそのカッタヘッド回転方向前方側の
側面に沿って外周側（図２において矢印Ｓ方向）へ向け
て案内されて、そのカッタヘッド３の外周部まで案内さ
れる。そして、この外周部においてスクレーパ１０によ
り掻き集められて、ズリ取込口９から機内に取り込まれ
る。この後、機内に取り込まれた掘削ズリは、スライド
板１３に案内されてホッパ１２からスクリューコンベヤ
８の前端部まで移送され、このスクリューコンベヤ８に
よって後方側へ移送される。なお、このスクリューコン
ベヤ８の後端部下方には掘削ズリの落下を制御するため
のシャッタ１４が設けられており、このシャッタ１４の
開作動により掘削ズリは下方の桟付きベルトコンベヤ１
５上に載置され、この桟付きベルトコンベヤ１５により
更に後方側へ移送される。

【００２２】本実施例によれば、切羽における被掘削ズ
リを強制的にカッタヘッドの外周部に排土して、被掘削
ズリの排土性および機内への取込み性の向上を図ること
が可能になるという効果を得ることができるうえ、更に
掻寄せ板の摩耗、破損等に起因して交換する場合におい
ても、分割・小型化された複数の掻寄せ板で構成され、
かつ面板への取付けはそれぞれ機内側においてボルト締
結されているものなので、機内側において簡単に着脱交
換が可能である。したがって、安全性および作業性の向
上を図ることができるとともに、総じて掻寄せ効果を高
水準で維持して掘削効率の向上を図ることができる。

【００２３】また、本実施例によれば、ディスクカッタ
等の配置を考慮して掻寄せ板の配置の調整を容易に行う
ことができるため、面板上における干渉の問題を回避で
きるのは言うに及ばず、更に掘削能力を損なうことなく
掻寄せ効果に伴なう掘削ズリの取込み・排土能力を十分
に発揮させるようにすることができ、また面板上の穿設
孔による面板強度上の問題を生じないようにすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本実施例に係るトンネル掘削機の縦断
面図である。

【図２】図２は、本実施例に係るトンネル掘削機の正面
図である。

【図３】図３は、本実施例に係るトンネル掘削機の正面
図の部分拡大図（ａ）およびそのＡ部拡大図（ｂ）であ
る。

【図４】図４は、本実施例における掻寄せ板の取付構造
を示すＸ−Ｘ矢視図（ａ）およびＹ−Ｙ矢視図（ｂ）で
ある。

【図５】図５は、先願発明に係るトンネル掘削機の縦断
面図である。

【図６】図６は、先願発明に係るトンネル掘削機の正面
図である。

【符号の説明】

１ トンネル掘削機 ３ カッタヘッド ３ａ 面板 ４ ディスクカッタ ９ ズリ取込口 １０ スクレーパ １１ 掻寄せ板 ２０ 略縦長溝孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹知 芳男 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内 (72)発明者 南 好人 石川県小松市八日市町地方５ 株式会社小 松製作所小松工場内 (72)発明者 森岡 享一 石川県小松市八日市町地方５ 株式会社小 松製作所小松工場内 Ｆターム(参考） 2D054 AA07 DA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッタヘッドの前面に、掘削ズリをその
   カッタヘッドの回転に伴って外周側へ掻き寄せる掻寄せ
   板を設けるとともに、この掻寄せ板により掻き寄せられ
   た掘削ズリをズリ取込口に向けて掻き集めるスクレーパ
   を設けてなる斜坑切り下がりトンネル掘削機において、 前記掻寄せ板は、前記カッタヘッドの前面に設けられた
   穿設孔にそのカッタヘッド内部から着脱自在に装着され
   ることを特徴とするトンネル掘削機のカッタヘッド面板
   構造。
2. 【請求項２】 前記掻寄せ板は、複数の部分に分割され
   ている請求項１に記載のトンネル掘削機のカッタヘッド
   面板構造。