JP2003239699A - トンネル内の換気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネルの切羽を掘削する際に生じる粉塵の
除去効率を高めることにより、視界不良による弊害や塵
肺などの危険を少なくするトンネル内の換気装置を提供
する。 【解決手段】 掘削装置１０には、換気装置１が取り付
けられている。換気装置１は、ブーム１５に切削ドリル
１８とともに取り付けられた上方噴射装置２と、走行部
１３の側方に設けられた下方噴射装置３を備えている。
上方噴射装置２は、切削ドリル１８による切削で粉塵が
発生する切削位置における粉塵を除去する。一方、下方
噴射装置３は、切削ドリル１８で切削してトンネルの切
羽から落下した切削ずりによって発生する粉塵を除去す
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、掘削作業が行われ
ているトンネル内における粉塵濃度を低減するためのト
ンネル内の換気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、山岳トンネルなどの掘削工事
を行う際には、掘削作業に伴い切羽を掘削した位置から
大量の粉塵が発生する。発生した粉塵は、作業者の視界
を妨げたり、健康を害したりするおそれがあるので、切
羽を切削したときに発生した粉塵は極力速やかに除去さ
せる必要がある。このような粉塵の除去を行うにあた
り、従来においては、散水やウォータージェットを使用
して、粉塵を水滴粒子により捕捉する方法や、送気式や
排気式などの強制換気による方法があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の換
気方式では、いずれもトンネル内の粉塵を除去する能力
は低いので、トンネル内の粉塵を十分に除去することが
できなかった。このため、トンネル内の作業者は十分な
視界を得ることが困難であった。その結果、切羽の切削
部の視認が不正確になり、トンネル縁部のプロフィール
をオーバーする余掘りが発生し不経済となる問題があっ
た。また、視界不良により、切削部における岩の肌落
ち、吹付コンクリートの剥落などの安全確認が困難とな
るという問題があった。

【０００４】あるいは、トンネル内の作業員が高濃度の
粉塵にさらされることになるので、塵肺の危険性が増し
たり、坑内の換気の悪化により、ずり処理など坑内車両
運行の危険が増したりするなどの問題もあった。

【０００５】他方、トンネル内の粉塵を除去するにあた
り、トンネル内に集塵機を持ち込んで、粉塵を集塵する
ことも行われている。ここで、掘削作業で発生する粉塵
量は多大であるため、大型の集塵機を用いなければ粉塵
を十分に除去することができない。ところが、トンネル
内に大型の集塵機を設けたとしても、トンネルの掘削を
進むにつれて、その都度集塵機を移動させなければなら
ず、集塵機が大型であるために、その移動は非常に手間
の掛かるものとなる。

【０００６】また、掘削装置が自走式の場合には、掘削
装置に集塵機を搭載して、掘削が進行するとともに集塵
機も移動させることが考えられる。ところが、掘削装置
の搭載量には限度があるため、大型の集塵機を搭載する
ことができず、小型の集塵機しか搭載することができな
い。このため、結局十分な集塵能力を得ることができな
いものであった。

【０００７】そこで、本発明の課題は、トンネルの切羽
を掘削する際に生じる粉塵の除去効率を高めることによ
り、視界不良による弊害や塵肺などの危険を少なくする
トンネル内の換気装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明に係るトンネル内の換気装置は、トンネルの切羽を切
削手段により切削する掘削装置に設置される換気装置に
おいて、切削手段による切削位置における切削によって
発生する粉塵を除去する上方粉塵除去手段と、切削位置
から落下した切削ずりによって発生する粉塵を除去する
下方粉塵除去手段と、を備えることを特徴とする。

【０００９】本発明に係るトンネル内の換気装置におい
ては、切削手段による切削位置における切削によって発
生する粉塵を除去する上方粉塵除去手段と、切削位置か
ら落下した切削ずりによって発生する粉塵を除去する下
方粉塵除去手段とを備えている。このため、切削手段に
よる切削で発生した粉塵と、切削ずりの落下によって発
生した粉塵との両方を除去することができ、効果的に粉
塵除去が行える。なお、本発明において、上方粉塵除去
手段は、切削手段による切削で発生した粉塵を主に除去
するが、切削ずりの落下によって発生した粉塵やその他
の粉塵もわずかに除去するものであってもよい。また、
下方粉塵除去手段は、切削ずりの落下によって発生した
粉塵を主に除去するものであるが切削手段による切削で
生じた粉塵やその他の粉塵もわずかに除去するものであ
ってもよい。

【００１０】また、掘削装置が切羽における切削位置を
移動するブームを備えており、上方粉塵除去手段が、切
削手段とともにブームに取り付けられており、ブームの
移動により、上方粉塵除去手段が切削手段に伴って移動
する態様とするのが好適である。

【００１１】トンネルの切羽を切削する場合に、切羽に
おける切削位置を移動するブームを備える自由断面切削
手段が好適に用いられている。このとき、切削手段はブ
ームに取り付けられるが、本発明では、上方粉塵除去手
段を切削手段とともにブームに取り付けている。そし
て、ブームの移動により、切削手段の移動に伴って上方
粉塵除去手段が移動するので、切削手段による切削に伴
って発生する粉塵を、上方粉塵除去手段により、確実に
除去することができる。

【００１２】さらに、掘削装置は、走行手段を有する自
走式掘削装置であり、下方粉塵除去手段は、走行手段の
側方に形成されているのが好適である。

【００１３】切削ずりに伴う粉塵は、下方位置において
大量に発生し、通常、自走式掘削装置における走行手段
が設けられている高さ位置において大量に発生する。し
たがって、本発明においては、下方粉塵除去手段を自走
式掘削装置における走行手段の高さ位置にくるように、
走行手段の側方に設けている。このため、切削ずりの落
下によって発生する粉塵を下方粉塵除去手段によって好
適に除去することができる。

【００１４】また、上方粉塵除去手段および下方粉塵除
去手段が、空気を吐出する吐出手段、または空気とこの
空気に含まれる粉塵を吸引する吸引手段である態様とす
ることができる。

【００１５】このように、上方粉塵除去手段および下方
粉塵除去手段として、空気を吐出する吐出手段、または
空気およびこの空気に含まれる粉塵を吸引する吸引手段
とすることにより、切削または切削ずりの落下によって
発生した粉塵を効果的に除去することができる。ここ
で、上方粉塵除去手段および下方粉塵除去手段の両方を
吐出手段とすることができる。この場合は、切削や切削
ずりによって生じた粉塵は、吐出手段から吐出される空
気によって走行手段よりも後方に吹き飛ばすことによ
り、粉塵を除去することができる。また、上方粉塵除去
手段および下方粉塵除去手段の両方を吸引手段とするこ
ともできる。この場合には、切削や切削ずりによって生
じた粉塵は、周囲の空気とともに吸引手段によって吸引
することにより、粉塵を除去することができる。さらに
は、上方粉塵除去手段および下方粉塵除去手段の一方を
吐出手段、他方を吸引手段とすることもできる。この場
合には、吐出手段によって吐出された空気によって粉塵
が切羽近傍から排除され、吐出手段から吐出された空気
に含まれる粉塵が空気とともに吸引手段に吸引されるこ
とにより、粉塵を除去することができる。

【００１６】また、上方粉塵除去手段および下方粉塵除
去手段が、それぞれ吐出手段または吸引手段のいずれか
に切替え可能である態様とすることもできる。

【００１７】このような態様とすることにより、掘削が
行われている切羽の状態やトンネル工事の規模等に応じ
て、適切な状態で粉塵の除去を行うことができる。

【００１８】また、上記課題を解決した本発明に係るト
ンネル内の換気装置は、トンネルの切羽を切削する切削
手段を有する掘削装置と、集塵機に接続され、切削手段
によるトンネルの切羽の切削により生じる粉塵を除去す
る粉塵除去手段と、を備え、掘削装置は走行手段を有す
る自走式掘削装置であり、集塵機は、自走式掘削装置か
ら独立した集塵機搭載車両に搭載されていることを特徴
とするものである。

【００１９】このように、集塵機が自走式掘削装置と独
立した集塵機搭載車両に搭載されていることにより、大
型の集塵機を自走式掘削装置とともに移動させることが
できる。したがって、自走式掘削装置に粉塵除去手段を
設けた際、粉塵除去手段によって除去された粉塵を大量
に集塵機によって集塵しながらトンネルの掘削作業を継
続することができる。

【００２０】また、集塵機搭載車両が、自走式掘削装置
に連結されているのが好適である。集塵機搭載車両が、
自走式掘削装置に連結されていることにより、自走式掘
削装置とともに集塵機搭載車両を移動させることができ
る。

【００２１】さらに、集塵機搭載車両が、自走式である
のが好適である。集塵機搭載車両が自走式であることに
より、集塵機搭載車両をトンネル内に搬送する際の手間
を軽減することができ、また、自走式掘削装置の走行の
ための動力の負担を軽減することができる。

【００２２】ここで、集塵機搭載車両が自走式掘削装置
に対して非連結状態とされている態様とすることもでき
る。このように、集塵機搭載車両が自走式掘削装置に対
して非連結状態とされていることにより、たとえばリモ
コン操作によって、集塵機搭載車両を自走式掘削装置か
ら独立させて、自由に移動させることができる。

【００２３】また、集塵機搭載車両に設けられた走行手
段が、クローラ式であるのがさらに好適である。集塵機
搭載車両に設けられた走行手段がクローラ式であること
により、トンネル工事を行っているトンネルが悪路であ
った場合でも、円滑に集塵機搭載車両を移動させること
ができる。

【００２４】さらに、集塵機が、粉塵除去手段に対して
フレキシブル管を介して接続されているのが好適であ
る。集塵機が粉塵除去手段にフレキシブル管を介して接
続されていることにより、自走式掘削装置と集塵機搭載
車両の離間距離が変動した際にも、集塵機と粉塵除去手
段を接続する風管の破損を防止することができる。

【００２５】他方、掘削装置の後方位置に、エアカーテ
ンを生成するエアカーテン生成手段が設けられているの
が好適である。このように、掘削装置の後方にエアカー
テンを生成することにより、エアカーテンを境として、
エアカーテンよりも前方側と後方側で、独立した空気領
域を形成することができる。この独立した空気領域内、
特にエアカーテンよりも前方位置における空気領域内
で、粉塵除去手段により粉塵の除去を行うことにより、
計画的かつ効率的に粉塵の除去を行うことができる。

【００２６】このエアカーテン生成手段としては、エア
カーテン生成位置に向けて空気を吹き出す吹出口が形成
された送気風管を備え、送気風管には、内部を通風する
空気を分流させる分岐路が形成されているとともに、ト
ンネル内のうちのエアカーテン生成位置を避けた位置
に、分流された空気を吹き出す分岐吹出口が形成されて
いるものを用いることができる。

【００２７】あるいは、トンネルの内部に設けられ、エ
アカーテン生成位置に向けて空気を吹き出す吹出口が形
成された短尺送気風管と、短尺送気風管における吹出口
から吹き出された空気をトンネルの坑口側に送気する通
風路を形成する排気風管を備え、短尺送気風管には、内
部を通風する空気を分流させる分岐路が形成されている
とともに、トンネル内のうちのエアカーテン生成位置を
避けた位置に、分流された空気を吹き出す分岐吹出口が
形成されているものを用いることができる。

【００２８】また、送気風管における空気導入口側に、
集塵機が取り付けられているのが好適である。このよう
な集塵機が取り付けられていることによりエアカーテン
が形成されている位置よりも後方位置の作業場所の空気
を清浄に保つことができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら具体的に説明する。なお、同一要素に
は同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略す
る。

【００３０】図１は、本実施形態に係るトンネル内の換
気装置の側面図、図２はその平面図、図３はその正面図
である。

【００３１】図１および図２に示すように、本実施形態
に係るトンネル内の換気装置１は、上方噴射装置２およ
び下方噴射装置３を有しており、これらは自由断面掘削
装置（以下「掘削装置」という）１０に取り付けられて
いる。

【００３２】ここで、換気装置１の構造を説明する前
に、まず掘削装置１０の構造について説明する。

【００３３】掘削装置１０は、運転室１１が設けられた
本体部１２を備えている。本体部１２の下方位置には、
走行手段、本実施形態では、クローラ式の走行部１３が
設けられており、自走可能な自走式となっている。ま
た、走行部１３の前方であって、その最前の位置には、
土砂を避けるためのアウトリガースカート１４が取り付
けられている。

【００３４】本体部１２の前方位置には、ブーム１５が
取り付けられている。ブーム１５は、本体部１２に対し
て、鉛直軸周りおよび水平軸周りにそれぞれ回動可能に
取り付けられている。また、本体部１２およびブーム１
５には、一対の水平移動シリンダ１６Ａ，１６Ｂ、およ
び連動して駆動する一対の鉛直移動シリンダ１７Ａ，１
７Ｂがそれぞれ取り付けられている。水平移動シリンダ
１６Ａ，１６Ｂの一方を伸長させ他方を収縮させること
により、ブーム１５が鉛直軸周りに揺動する。また、鉛
直移動シリンダ１７Ａ，１７Ｂを伸縮させることによ
り、ブーム１５が水平軸周りに揺動する。さらに、ブー
ム１５には、自らを伸縮自在とするためのシリンダ機構
（図示なし）が設けられている。

【００３５】ブーム１５の先端部には、切削手段である
切削ドラム１８が取り付けられている。切削ドラム１８
は、図示しないモータによってブーム１５の長手方向に
沿った軸周りに回転可能とされている。また、ブーム１
５の移動により、切羽Ｋの切断位置を前後上下左右に自
由に移動させることができるようになっている。そし
て、ブーム１５を移動させながら、切削ドラム１８を回
転させることにより、切羽Ｋの切削が行われる。

【００３６】かかる構造を有する掘削装置１０に換気装
置１が設けられている。換気装置１は、切削ドラム１８
よる切削位置における切削によって発生する粉塵を除去
する上方粉塵除去手段である上方噴射装置２を備えてい
る。上方噴射装置２は、２本の空気噴射部材２Ａ，２Ａ
と、空気噴射部材２Ａ，２Ａまで空気を案内する風管２
Ｂ，２Ｂとを有している。空気噴射部材２Ａ，２Ａは、
ブーム１５の先端部に水平方向に併設されて固定されて
おり、ブーム１５の移動に伴い、切削ドラム１８ととも
に移動するようになっている。このため、空気噴射部材
２Ａ，２Ａは、常に切削ドラム１８の近傍に位置するこ
とになる。風管２Ｂは、フレキシブルな材料によって形
成されており、空気噴射部材２Ａがブーム１５の移動に
伴って移動する際にその移動に追従する。風管２Ｂにお
ける一端部は、空気噴射部材２Ａに接続されており、他
端部はエアチャンバ５に接続されている。そして、エア
チャンバ５からは風管２Ｂを介して空気噴射部材２Ａに
空気が供給される。供給された空気は、空気噴射部材２
Ａ，２Ａから噴射され、その空気の風力によって周囲の
粉塵が後方に吹き飛ばされる。

【００３７】また、換気装置１は、切削位置から落下し
た切削ずりによって発生する粉塵を除去する下方粉塵除
去手段である下方噴射装置３を備えている。下方噴射装
置３は、掘削装置１０における走行部１３の左右両側方
にそれぞれ１つずつ設けられており、それらは平面視し
て左右対称の形状をなす以外は同一の構成を有してい
る。その一方について説明すると、下方噴射装置３は、
略Ｌ字形状をなす鋼管または樹脂製のパイプ管からな
り、直線部３Ａ、湾曲部３Ｂ、および鉛直部３Ｃを備え
ている。直線部３Ａは、走行部１３に沿って配置され、
その高さ位置が走行部１３と同じとなるようにされてい
る。また、走行部１３の側方には、板状の部材からな
り、前後方向に延在するダクトサポート４が配設されて
おり、下方噴射装置３における直線部３Ａは、ダクトサ
ポート４によって支持されている。直線部３Ａの一端側
には噴射口３Ｄが形成されており、この噴射口３Ｄから
空気が噴射され、切削ずりに伴って生じる粉塵を吹き飛
ばして除去する。湾曲部３Ｂは、中心角が９０度の円弧
状をなしており、一端部が直線部３Ａと、他端部が鉛直
部３Ｃと、それぞれ連続している。鉛直部３Ｃは、鉛直
方向に沿って延在しており、下端部が湾曲部３Ｂと連続
している。

【００３８】さらに、掘削装置１０には、４ポートチャ
ンバからなるエアチャンバ５が設けられている。エアチ
ャンバ５には、排出ポートが４ポート、吸入ポートが１
ポートそれぞれ形成されており、４つの排出ポートのう
ち、２つの排出ポートには、上方噴射装置２における風
管２Ｂ，２Ｂの他端部がそれぞれ接続されている。ま
た、他の２つの排出ポートには、下方噴射装置３，３に
おける鉛直部３Ｃ，３Ｃの上端部がそれぞれ接続されて
いる。

【００３９】また、エアチャンバ５の吸入ポートには連
通管６が接続されている。この連通管６は、集塵機搭載
車両２０に搭載された大型の集塵機７に接続されてお
り、エアチャンバ５と集塵機７は、連通管６を介して連
通しており、空気の流通が可能となっている。集塵機搭
載車両２０は、掘削装置１０の後方に配置されており、
けん引部材２１によって掘削装置１０と接続されてい
る。このけん引部材２１を介して、掘削装置１０の走行
に伴って集塵機搭載車両２０が移動可能となっている。
なお、けん引部材としては、集塵機搭載車両２０が掘削
機１０の前後進に追従できるように、剛性のあるものが
好ましい。また、連通管６は、フレキシブル管によって
構成されている。このため、掘削装置１０と集塵機搭載
車両２０の間の離間距離が変動した場合には、連通管６
が伸縮することにより、連通管６の破損が防止されてい
る。

【００４０】さらに、集塵機７には、図示しないファン
が設置されており、吐出部７Ａと吸入部７Ｂを備えてい
る。本実施形態では、吐出部７Ａに連通管６が接続され
ており、連通管６およびエアチャンバ５を介して上方噴
射装置２および下方噴射装置３に連通している。そし
て、集塵機７におけるファンを駆動することにより、吐
出部７Ａから空気が吐出され、エアチャンバ５を介して
上方噴射装置２および下方噴射装置３に対して空気が供
給される。また、吸入部７Ｂでは、吹き飛ばされた粉塵
（汚染空気）を集塵機７の後方より集塵し、清浄化して
いる。

【００４１】また、掘削装置１０の後方位置には、エア
カーテンＡＣを生成するため、図４に模式的に示すエア
カーテン生成装置３０が設けられている。エアカーテン
生成装置３０は、いわゆる排気式の換気システムを応用
したものであり、短尺の送気風管３１を備えている。送
気風管３１は、トンネルの坑道に沿って配設されてお
り、坑口側端部における空気導入口には、送風機３２が
接続されている。この送風機３２を駆動することによ
り、送気風管３１のエアカーテン生成位置ＡＣ側に清浄
な空気が供給される。送気風管３１におけるエアカーテ
ン生成位置ＡＣ側の端部には、制御風管３３が形成され
ている。制御風管３３は、エアカーテン生成位置ＡＣに
向けて空気を案内する本管３３Ａと、内部通風する空気
を分流させる分岐路が形成され、側方に空気を案内する
分岐路が形成された分岐管３３Ｂを備えている。制御風
管３３の内部には分岐路が形成されており、送気風管３
１から供給された空気を本管３３Ａと分岐管３３Ｂに振
り分けている。本管３３Ａの吹出口は、エアカーテン生
成位置ＡＣに空気を吹き出す吹出口である。一方、分岐
管３３Ｂの吹出口には、本管３３Ａから分流された空気
が供給され、その吹出口は、エアカーテン生成位置を避
けた位置に空気を吹き出す分岐吹出口である。本管３３
Ａから吐出される空気は、トンネルの坑道に沿った方
向、換言すれば、エアカーテン生成位置ＡＣに直交する
方向に移動する。一方、分岐管３３Ｂから吐出される空
気は、エアカーテン生成位置ＡＣを避けて、その側方に
向けて移動する。

【００４２】エアカーテン生成装置３０における送気風
管３１に設けられた制御風管３３の本管３３Ａと、集塵
機７における後端部との間の距離は、たとえば２０〜６
０ｍの範囲内とするのが好ましく、さらには、２０〜３
０ｍの範囲内とするのが好ましい。

【００４３】送気風管３１の側方には、排気風管３４が
トンネルの坑道に沿って配置されている。排気風管３４
におけるエアカーテン生成位置ＡＣ側の端部には、排気
用ファン３５が取り付けられている。この排気用ファン
３５を駆動することにより、制御風管３３から吐出され
た空気およびその周囲の空気が排気風管３４内に導かれ
る。そして、排気風管３４を通過した空気は、その坑口
側の端部から排出される。このように、制御風管３３に
おける本管３３Ａおよび分岐管３３Ｂから吐出される空
気の吐出方向および排気用ファン３５で空気が吸入され
る際の吸引力などを適宜調整することにより、エアカー
テン生成位置ＡＣにおいてちょうど空気が折り返すよう
になる空気の層が形成され、エアカーテン生成位置ＡＣ
には、エアカーテンＡＣが生成された状態となる。この
エアカーテンＡＣの存在により、掘削装置１０に設けら
れた換気装置１の噴射装置２，３によって後方に吹き飛
ばされた粉塵を含む空気は、集塵機７の方向に折り返す
ようになる。

【００４４】以上の構成を有する本実施形態に係る換気
装置１の動作および作用について説明する。

【００４５】掘削装置１０における運転室１１に作業員
が乗車し、掘削装置１０を操作して、トンネルの切羽Ｋ
の切削を行う。切削を行っているときには、切削ドラム
１８によって切羽Ｋを切削する際に、その切削位置で多
量の粉塵が発生する。また、切削ドラム１８によって切
削を行うと、切削ずりが生じる。この切削ずりによる随
伴流に伴い、切削ドラム１８で切削している位置の下方
には、やはり多量の粉塵が発生する。これに対して、本
実施形態に係る換気装置１では、切削ドラム１８による
切削が行われる位置の近傍に上方噴射装置２が設けら
れ、その下方位置には、下方噴射装置３が設けられてい
る。上方噴射装置２および下方噴射装置３には、集塵機
７から吐出された空気が供給されており、それぞれ空気
噴射部材２Ａおよび噴射口３Ｄから清浄な空気が噴射さ
れ、この空気の風力によって粉塵が後方に吹き飛ばされ
る。したがって、切羽Ｋの近傍の粉塵を十分に除去し、
トンネル内を好適に換気することができる。また、清浄
な空気が噴射されているので、粉塵が除去された後の切
羽Ｋの近傍は清浄な空気が残るようになる。

【００４６】また、集塵機搭載車両２０の後方位置に
は、エアカーテン生成装置３０によってエアカーテンＡ
Ｃが形成されている。このエアカーテンＡＣが生成され
ていることにより、噴射装置２，３から噴射された空気
によって、空気とともに後方に吹き飛ばされた粉塵を含
む汚染空気は、エアカーテンＡＣに跳ね返り、集塵機７
の方向へと移動する。このとき、集塵機７の吸入部７Ｂ
は後方を向いているので、エアカーテンＡＣによって跳
ね返された汚染空気を良好に導入することができる。そ
して、汚染空気に含まれる粉塵が集塵機７によって除去
される。

【００４７】また、上方噴射装置２は、切削ドラム１８
とともにブーム１５に取り付けられているので、切削ド
ラム１８の移動に伴って移動する。このため、上方噴射
装置２を常に切削ドラム１８の近傍に配置しておくこと
ができるので、より好適に粉塵の除去を行うことができ
る。

【００４８】このようなエアカーテンＡＣを生成するこ
とにより、トンネル内における粉塵発生エリアをエアカ
ーテンＡＣによって仕切って考えることができる。この
ため、たとえば、エアカーテンＡＣよりも前方であっ
て、切羽作業を行っているエリアＡでは、大型の集塵機
７で粉塵を集塵し、エアカーテンＡＣよりも後方のエリ
アＢでは、通常の排気式または送気式の換気を行って粉
塵を除去することができる（図４参照）。このため、粉
塵が多量に発生するエリアＡでは、大型の集塵機を使用
し、粉塵の発生量が少ないエリアＢでは、小型の集塵機
を用いたり、坑道の外にそのまま排出したりするなどの
対策を施すことができる。

【００４９】また、下方噴射装置３では、切羽Ｋの近傍
において粉塵の除去を行うので、その噴射口３Ｄは、切
羽Ｋに近い方が、高い除去能力を発揮することができ
る。この点、本実施形態に係る下方噴射装置３では、噴
射口３Ｄがアウトリガースカート１４よりも前方に突出
しているので、より切羽Ｋに近い位置で粉塵の除去を行
うことができる。

【００５０】さらに、エリアＡにおける切羽Ｋの掘削作
業で発生した粉塵は集塵機７で捕捉されるが、本実施形
態に係る換気装置１では、大型の集塵機７、具体的には
１２００ｍ³／ｍｉｎ以上の集塵機７を用いているの
で、切羽Ｋの掘削作業で発生した多量の粉塵を十分に集
塵することができる。このような集塵機を用いるにあた
り、たとえば掘削装置１０とともに移動させるのが好適
であるが、集塵機が大型であると、掘削装置１０に搭載
することができず、集塵機を移動させるのは困難であっ
た。従来、掘削装置１０に搭載することができる集塵機
としては、掘削装置１０に搭載するものとしての大きさ
の制限から３００〜５００ｍ³／ｍｉｎのものが限界で
あった。

【００５１】この点、本実施形態では、集塵機７が集塵
機搭載車両２０に搭載されている。このため、大型の集
塵機７を移動させることができるので、切羽Ｋの切削に
よって発生する大量の粉塵も、十分に集塵できるように
なった。また、集塵機搭載車両２０は、掘削装置１０と
けん引部材２１で接続されているので、集塵機搭載車両
２０を掘削装置１０とともに移動させるのが容易であ
る。ここで用いられる集塵機７としては、切羽Ｋの掘削
工事が行われているトンネル内空壁をフードとみなし、
トンネル断面風速≒捕集制御風速と考えて、粉塵の捕集
制御風速が０．２〜０．３ｍ／ｓとなる容量のものを用
いるのが好適である。

【００５２】こうして、トンネルの切羽を掘削する際に
生じる粉塵の除去効率を高めることができる。その結
果、視界不良による弊害や塵肺などの危険を少なくする
ことができる。

【００５３】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。

【００５４】図５は、本実施形態に係るトンネル内の換
気装置を平面視した模式図である。図５に示すように、
本実施形態に係る換気装置４０は、上記の第１の実施形
態における換気装置１と比較して、エアカーテン生成装
置４１のみが異なっている。このエアカーテン生成装置
４１について説明すると、エアカーテン生成装置４１
は、送気風管４２を備えている。送気風管４２は、トン
ネルの坑道に沿って配設されており、その坑口側端部に
は送風機４３が接続されている。この送風機４３によっ
て送気風管４２内に清浄な空気が通風される。

【００５５】また、送気風管４２のエアカーテン生成位
置ＡＣ側の端部には、制御風管４４が形成されている。
制御風管４４は、エアカーテン生成位置ＡＣに向けて空
気を案内する本管４４Ａと、その側方に空気を案内する
分岐管４４Ｂを備えている。制御風管４４内には、送気
風管４２から供給される空気が導入される。制御風管４
４における本管４４Ａから吐出される空気は、トンネル
の坑道に沿った方向に移動する。一方、分岐管４４Ｂか
ら吐出される空気は、エアカーテン生成位置ＡＣを避け
て、その側方に向けて移動する。

【００５６】本実施形態に係る換気装置４０において
は、上記の第１の実施形態と比較して、エアカーテン生
成装置４１が異なる。本実施形態におけるエアカーテン
生成装置４１では、排気風管が設けられていないが、送
気風管４２におけるエアカーテン生成位置側の端部に接
続された制御風管４４における本管４４Ａから吐出する
空気の風量と、分岐管４４Ｂから吐出する空気の風量を
適宜調整することにより、空気の層を形成し、その結
果、エアカーテン生成位置にエアカーテンＡＣを生成す
ることができる。本実施形態に係るエアカーテン生成装
置４１では、上記第１の実施形態と比べると、排気風管
および排気用ファンなどが設けられていないので、その
分装置構成が簡素なものとなり、コストの低減を図るこ
とができる。

【００５７】また、エアカーテン生成装置４１により、
エアカーテン生成位置にエアカーテンＡＣを生成するこ
とができる。このエアカーテンＡＣにより、前記第１の
実施形態と同様に、噴射装置２，３で後方に吹き飛ばさ
れた空気およびこの空気に含まれる粉塵を前方に跳ね返
す。そして、跳ね返された空気および粉塵を集塵機７で
集塵することにより、切羽Ｋの近傍の粉塵を十分に除去
し、トンネル内の換気を好適に行うことができる。

【００５８】続いて、本発明の第３の実施形態いついて
説明する。

【００５９】図６は、本実施形態に係るトンネル内の換
気装置を平面視した模式図である。

【００６０】図６に示すように、本実施形態に係る換気
装置５０は、前記第１の実施形態と比較して、やはりエ
アカーテン生成装置５１のみが異なる。エアカーテン生
成装置５１は、送気風管５２を備えている。送気風管５
２における坑口側端部には、送風機が内蔵された集塵機
５３が取り付けられている。また、送気風管５２のエア
カーテン生成位置ＡＣ側の端部には、制御風管５４が接
続されている。制御風管５４は、上記の各実施形態と同
様に、本管５４Ａと分岐管５４Ｂを備えており、それぞ
れエアカーテン生成位置ＡＣおよびエアカーテン生成位
置ＡＣを避けた側方に空気を吹き出している。また、送
気風管５２の側方には、排気風管５５がトンネルの坑道
に沿って配置されている。排気風管５５におけるエアカ
ーテン生成位置ＡＣ側の端部には、排気用ファン５６が
取り付けられている。この排気用ファン５６を駆動する
ことにより、制御風管５４から吐出された空気およびそ
の周囲の空気が排気風管５５内に導かれる。

【００６１】以上の構成を有する本実施形態に係るトン
ネルの換気装置では、第１の実施形態に比較して、送気
風管５２の導入口側に集塵機５３が取り付けられている
点のおいて異なる。この集塵機５３を設けることによ
り、送気風管５２および制御風管５４には清浄な空気が
導入され、制御風管５４からは清浄な空気が吹き出され
る。したがって、たとえばエアカーテン生成位置ＡＣの
近傍で作業員が作業を行っている場合でも、この作業員
に対して清浄な空気を供給することができる。

【００６２】また、エアカーテン生成装置５１により、
エアカーテン生成位置にエアカーテンＡＣを生成するこ
とができる。このエアカーテンＡＣにより、前記第１の
実施形態と同様に、噴射装置２，３で後方に吹き飛ばさ
れた空気およびこの空気に含まれる粉塵を前方に跳ね返
す。そして、跳ね返された空気および粉塵を集塵機７で
集塵することにより、切羽Ｋの近傍の粉塵を十分に除去
し、トンネル内の換気を好適に行うことができる。

【００６３】続いて、本発明の第４の実施形態について
説明する。

【００６４】図７は、本実施形態に係るトンネル内の換
気装置を平面視した模式図である。

【００６５】図７に示すように、本実施形態に係る換気
装置６０は、上記各実施形態で示した換気装置１，４
０，５０と同様の部材で構成されているが、掘削装置１
０に搭載される車載部６１の使用態様が異なる。また、
集塵機７は、集塵機搭載車両２０において、上記第１の
実施形態とは前後に反転した状態で配設されており、連
通管６が、集塵機７における吐出部７Ａに接続されてい
る点において異なる。そのため、上方噴射装置２に相当
する部材は、空気とこの空気に含まれる粉塵を吸引する
上方吸引装置６２となっており、下方噴射装置３に相当
する部材は、やはり空気およびこの空気に含まれる粉塵
を吸引する下方吸引装置６３となっている。また、エア
チャンバ５においては、上記第１の実施形態における４
つの排出ポートは、本実施形態では４つの吸入ポートと
して用いられ、１つの吸入ポートは排出ポートとして用
いられる。また、排出ポートには、排出管８が接続され
ており、集塵機７によって粉塵を集塵されて清浄となっ
た空気は、排出管８を介して後方に排出される。そし
て、上方吸引装置６２では、集塵機７における図示しな
いファンによる吸引力により、切削ドラム１８による切
削位置における粉塵を空気とともに吸引して除去してい
る。また、下方吸引装置６３では、切削位置から落下し
た切削ずりによって発生する粉塵を空気とともに吸引し
て除去している。さらに、集塵機７によって粉塵を集塵
され、清浄な空気となって排出管８から排出される。排
出管８から排出された清浄な空気は、エアカーテンＡＣ
に跳ね返されて、切羽Ｋの方向に移動する。こうして、
切羽Ｋの付近には、清浄な空気が供給されるので、作業
者の塵肺や視界不良による事故などを防止することがで
きる。

【００６６】このように、粉塵除去手段としては、粉塵
を吸引する態様のものを用いることができる。このよう
に、吸引装置６２，６３で粉塵を吸引する場合、吸引装
置６２，６３や連通管６（図１）内に粉塵が残留して、
これらを閉塞してしまうことを防止する必要がある。そ
のために、集塵機７から、比較的大きな吸引力で空気お
よび粉塵を吸引することが好適であり、具体的には、た
とえば連通管６内の流速が２０ｍ／ｓ以上となるように
調整するのが好適である。

【００６７】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。

【００６８】図８は、本実施形態に係るトンネル内の換
気装置を平面視した模式図である。

【００６９】図８に示すように、本実施形態に係る換気
装置６６は、上記第４の実施形態と同様に、車載部６１
において、吸引装置６２，６３を備えるものであり、切
羽Ｋの近傍における粉塵を空気とともに吸引することに
よって除去するものである。また、エアカーテン生成位
置ＡＣの後方に配置されているエアカーテン生成装置４
１は、上記第２の実施形態に用いたものと同一のもので
ある。このように、換気装置６６として粉塵を吸引して
除去するものを用いたときに、いわゆる送気式の換気装
置を応用したエアカーテン生成装置４１を用いることも
できる。

【００７０】続いて、本発明の第６の実施形態について
説明する。

【００７１】図９は、本実施形態に係るトンネル内の換
気装置を平面視した模式図である。

【００７２】図９に示すように、本実施形態に係る換気
装置６７は、上記第４の実施形態と同様に、車載部６１
において、吸引装置６２，６３を備えるものであり、切
羽Ｋの近傍における粉塵を空気とともに吸引することに
よって除去するものである。また、エアカーテン生成位
置ＡＣの後方に配置されているエアカーテン生成装置５
１は、上記第３の実施形態に用いたものと同一のもので
ある。このように、換気装置６６として粉塵を吸引して
除去するものを用いたときに、いわゆる排気式の換気装
置を応用したエアカーテン生成装置５１を用いることも
できる。この場合にも、上記第３の実施形態と同様に、
エアカーテンＡＣの後方における作業領域に、清浄な空
気を供給することができる。

【００７３】さらに、本発明の第７の実施形態について
説明する。

【００７４】図１０は、本実施形態に係る換気装置にお
ける掘削装置および集塵機搭載車両に搭載された部分を
示す側面図である。

【００７５】図１０に示すように、本実施形態に係る換
気装置７０は、上記各実施形態に用いられた掘削装置１
０におけるブーム１５に取り付けられた上方噴射装置７
１を備えている。この上方噴射装置７１は、風管７２の
一端部に接続されており、風管７２の他端部は、集塵機
搭載車両２０に搭載された集塵機７に接続されている。
また、風管７２は、第１フレキシブル部７２Ａ、鋼管部
７２Ｂ、および第２フレキシブル部７２Ｃを備えてい
る。このうちの第１フレキシブル部７２Ａの一端部が上
方噴射装置７１に接続され、第１フレキシブル部７２Ａ
の他端部が鋼管部７２Ｂの一端部に接続されている、ま
た、鋼管部７２Ｂの他端部が、第２フレキシブル部７２
Ｃの一端部に接続されている。そして、第２フレキシブ
ル部７２Ｃの他端部が集塵機７の吐出部７Ａに接続され
ている。

【００７６】また、集塵機搭載車両２０は、上記第１の
実施形態で用いたものと同一のものを用いており、集塵
機搭載車両２０はけん引部材２１を介して掘削装置１０
と接続されている。さらに、集塵機搭載車両２０の後方
である坑口側には、図１０には図示しないが、たとえば
第１〜第３の実施形態で用いたエアカーテン形成手段な
どが設けられている。

【００７７】かかる構成を有する本実施形態に係る換気
装置においては、上方噴射装置７１が設けられている
が、下方噴射装置が設けられておらず、そのためエアチ
ャンバも設けられていない。かかる態様では、切削ずり
に伴う粉塵の除去性能が低下するものの、切削ドラム１
８による切削位置における切削によって発生する粉塵を
良好に除去することができる。この切削位置において
も、やはり多量の粉塵が発生しており、集塵機７として
は大型のものを用いるのが好適であるが、本実施形態で
は、集塵機７が集塵機搭載車両２０に搭載されているの
で、切羽Ｋの切削によって発生する大量の粉塵も、十分
に集塵できる。また、集塵機搭載車両２０は、掘削装置
１０とけん引部材２１で接続されているので、集塵機搭
載車両２０を掘削装置１０とともに移動させるのが容易
である。

【００７８】次に、本発明の第８の実施形態について説
明する。

【００７９】図１１は、本実施形態に係る換気装置にお
ける掘削装置および集塵機搭載車両に搭載された部分を
示す側面図である。

【００８０】図１１に示すように、本実施形態に係る換
気装置１は、第１の実施形態で説明したものと同一の構
成を有しており、集塵機搭載車両が自走式でない非自走
式集塵機搭載車両２２である点で上記第１の実施形態と
異なる。また、非自走式集塵機搭載車両２２は、けん引
部材としてロッド２３を介して掘削装置１０と接続され
ている。

【００８１】このように、集塵機搭載車両として非自走
式のものを用いることもできる。この場合には、集塵機
搭載車両の運転をする作業者が不要となる。

【００８２】さらに、本発明の第９の実施形態について
説明する。

【００８３】図１２は、本実施形態に係るトンネル内の
換気装置を平面視した模式図である。

【００８４】図１２に示すように、本実施形態に係る換
気装置８０においては、掘削装置１０に対して、上方噴
射装置８１と下方吸引装置８２が設けられている。上方
噴射装置８１および下方吸引装置８２は、いずれもエア
チャンバ５および図示しない連通管を介して、図示しな
い集塵機搭載車両に搭載された集塵機７に接続されてい
る。このように、本実施形態に係る換気装置８０では、
粉塵除去手段として、上方に噴射装置８、下方に吸引装
置８２を用いている。このため、切削ドラム１８で切削
した部分には空気が噴射され、切削による切削ずりが生
じた下方位置の粉塵は吸引手段で吸引される。このよう
に、噴射と吸引を適宜使い分けることにより、切羽Ｋの
掘削の状況に応じて、換気態様を変えて、効率的に粉塵
を除去するようにできる。たとえば、切削ドラム１８の
視認のみを優先させたい場合には、上方粉塵除去手段を
噴射装置８１とし、下方粉塵除去手段を吸引装置８２と
することができる。

【００８５】本実施形態では、上方粉塵除去手段を噴射
装置、下方粉塵除去装置を吸引装置としているが、逆に
上方粉塵除去手段を吸引装置、下方粉塵除去手段を噴射
装置とすることもできる。また、これらの上方粉塵除去
手段および下方粉塵除去手段に接続されるエアチャンバ
として、吸入ポートと排出ポートの切替が可能なものを
用いることにより、掘削が進行し、切羽Ｋの状況が変化
した場合において、適切に吸引、噴射を交換可能とする
態様とすることもできる。

【００８６】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は、上記各実施形態に限定されるもの
ではない。たとえば、噴射装置あるいは吸引装置の設置
数は適宜選択することができる。集塵機搭載車両におけ
る走行部としては、車輪を用いているが、これをクロー
ラ式のものとすることができる。クローラ式とすること
により、坑道内が悪路であった場合でも、円滑に移動す
ることができる。

【００８７】さらに、エアカーテン生成手段の制御風管
における吹出口と分岐吹出口の分岐路に、風量調整手段
が設けられているのが好適である。このような風量調整
手段を設けることにより、切羽の形状や粉塵の量に応じ
て、上方粉塵除去手段および下方粉塵除去手段から噴射
され、または吸引される空気の流量を、風量調整手段に
よって調整することができる。

【００８８】また、集塵機搭載車両としては自走式のも
のと非自走式のものについて説明したが、集塵機搭載車
両が自走式のものである場合、リモコン式で集塵機搭載
車両を走行させて、掘削装置に追従させる態様とするこ
ともできる。

【００８９】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、トンネ
ルの切羽を掘削する際に生じる粉塵の除去効率を高める
ことにより、視界不良による弊害や塵肺などの危険を少
なくするトンネル内の換気装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るトンネル内の換
気装置の側面図である。

【図２】図１に示すトンネル内の換気装置の平面図であ
る。

【図３】図１に示すトンネル内の換気装置の正面図であ
る。

【図４】図１に示すトンネル内の換気装置を平面視した
模式図である。

【図５】第２の実施形態に係るトンネル内の換気装置を
平面視した模式図である。

【図６】第３の実施形態に係るトンネル内の換気装置を
平面視した模式図である。

【図７】第４の実施形態に係るトンネル内の換気装置を
平面視した模式図である。

【図８】第５の実施形態に係るトンネル内の換気装置を
平面視した模式図である。

【図９】第６の実施形態に係るトンネル内の換気装置を
平面視した模式図である。

【図１０】第７の実施形態に係る換気装置における掘削
装置および集塵機搭載車両に搭載された部分を示す側面
図である。

【図１１】第８の実施形態に係る換気装置における掘削
装置および集塵機搭載車両に搭載された部分を示す側面
図である。

【図１２】第９の実施形態に係るトンネル内の換気装置
を平面視した模式図である。

【符号の説明】

１，４０，５０，６０，６６，６７，７０，８０…換気
装置、２…上方噴射装置、２Ａ…空気噴射部材、２Ｂ…
風管、３…下方噴射装置、３Ａ…直線部、３Ｂ…湾曲
部、３Ｃ…鉛直部、３Ｄ…噴射口、４…ダクトサポー
ト、５…エアチャンバ、６…連通管、７，５３…集塵
機、７Ａ…吐出部、７Ｂ…吸入部、１０…掘削装置、１
３…走行部、１４…アウトリガースカート、１５…ブー
ム、１８…切削ドラム、２０…集塵機搭載車両、２２…
非自走式集塵機搭載車両、３０，４１，５１…エアカー
テン生成装置、３１，４２，５２…送気風管、３２，４
３…送風機、３３，４４，５４…制御風管、３３Ａ，４
４Ａ，５４Ａ…本管、３３Ｂ，４４Ｂ，５４Ｂ…分岐
管、３４，５５…排気風管、３５，５６…排気用ファ
ン、６２…上方吸引装置、６３…下方吸引装置、ＡＣ…
エアカーテン（生成位置）、Ｋ…切羽。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 政昭 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 横田 依早弥 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 西村 章 東京都港区芝５丁目16番７号 株式会社流 機エンジニアリング内 (72)発明者 坂口 福寿 東京都港区芝大門２丁目11番１号 富士ビ ル 日本鉱機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L058 BE08

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの切羽を切削手段により切削す
   る掘削装置に設置される換気装置において、 前記切削手段による切削位置における切削によって発生
   する粉塵を除去する上方粉塵除去手段と、 前記切削位置から落下した切削ずりによって発生する粉
   塵を除去する下方粉塵除去手段と、 を備えることを特徴とするトンネル内の換気装置。
2. 【請求項２】 前記掘削装置が前記切羽における切削位
   置を移動するブームを備えており、 前記上方粉塵除去手段が、前記切削手段とともに前記ブ
   ームに取り付けられており、 前記ブームの移動により、前記上方粉塵除去手段が前記
   切削手段に伴って移動する請求項１に記載のトンネル内
   の換気装置。
3. 【請求項３】 前記掘削装置は、走行手段を有する自走
   式掘削装置であり、 前記下方粉塵除去手段は、前記走行手段の側方に配置さ
   れている請求項１または請求項２に記載のトンネル内の
   換気装置。
4. 【請求項４】 前記上方粉塵除去手段および前記下方粉
   塵除去手段が、空気を吐出する吐出手段、または空気と
   この空気に含まれる粉塵を吸引する吸引手段である請求
   項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のトンネ
   ル内の換気装置。
5. 【請求項５】 前記上方粉塵除去手段および前記下方粉
   塵除去手段が、それぞれ吐出手段または吸引手段のいず
   れに切替え可能である請求項４に記載のトンネル内の換
   気装置。
6. 【請求項６】 トンネルの切羽を切削する切削手段を有
   する掘削装置と、 前記掘削装置に設けられた粉塵除去手段と、 前記粉塵除去手段によって切羽から除去された粉塵を集
   塵する集塵機とを備え、 前記掘削装置は、走行手段を有する自走式掘削装置であ
   り、 前記集塵機は、前記自走式掘削装置から独立した集塵機
   搭載車両に搭載されていることを特徴とするトンネル内
   の換気装置。
7. 【請求項７】 前記集塵機搭載車両が、前記自走式掘削
   装置に連結されている請求項６に記載のトンネル内の換
   気装置。
8. 【請求項８】 前記集塵機搭載車両が、自走式である請
   求項６または請求項７に記載のトンネル内の換気装置。
9. 【請求項９】 前記集塵機搭載車両が前記自走式掘削装
   置に対して非連結状態とされている請求項８に記載のト
   ンネル内の換気装置。
10. 【請求項１０】 前記集塵機搭載車両に設けられた走行
    手段が、クローラ式である請求項８または請求項９に記
    載のトンネル内の換気装置。
11. 【請求項１１】 前記集塵機が、前記粉塵除去手段に対
    してフレキシブル管を介して接続されている請求項６か
    ら請求項１０のうちのいずれか１項に記載のトンネル内
    の換気装置。
12. 【請求項１２】 前記掘削装置の後方位置に、エアカー
    テンを生成するエアカーテン生成手段が設けられている
    請求項１から請求項１１のうちのいずれか１項に記載の
    トンネル内の換気装置。
13. 【請求項１３】 前記エアカーテン生成手段が、エアカ
    ーテン生成位置に向けて空気を吹き出す吹出口が形成さ
    れた送気風管を備え、 前記送気風管には、内部を通風する空気を分流させる分
    岐路が形成されているとともに、前記トンネル内のうち
    の前記エアカーテン生成位置を避けた位置に、分流され
    た空気を吹き出す分岐吹出口が形成されている請求項１
    ２に記載のトンネル内の換気装置。
14. 【請求項１４】 前記エアカーテン生成手段が、前記エ
    アカーテン生成位置に向けて空気を吹き出す吹出口が形
    成された送気風管と、 前記送気風管における吹出口から吹き出された空気をト
    ンネルの坑口側に送気する通風路を形成する排気風管を
    備え、 前記送気風管には、内部を通風する空気を分流させる分
    岐路が形成されているとともに、前記トンネル内のうち
    の前記エアカーテン生成位置を避けた位置に、分流され
    た空気を吹き出す分岐吹出口が形成されている請求項１
    ２に記載のトンネル内の換気装置。
15. 【請求項１５】 前記送気風管における空気導入口側
    に、集塵機が取り付けられている請求項１４に記載のト
    ンネル内の換気装置。