JP2003314200A - トンネル換気システム及びトンネル換気方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネルを発破により掘削する場合でも切羽
における換気が容易かつ十分に行えるトンネル換気シス
テム及びトンネル換気方法を提供すること。 【解決手段】 施工中のトンネル２の切羽２ａに向けて
風管３を通じて空気を送り込み、トンネル２内に配置し
た集塵機４により集塵してトンネル内の換気を行うトン
ネル換気システム１であって、風管３の先端部３ａが切
羽２ａに対して進退自在とされ、切羽２ａと集塵機４の
間に開閉自在に設けられ、閉じられることにより集塵機
４及び風管３を防護する防護手段として防爆シート６及
び防護板７を備えている。これにより、発破掘削する場
合でも、集塵機４及び風管３を損傷や破損などすること
なく切羽２ａの近くに配置でき、十分な換気が可能とな
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、施工中のトンネル
内の換気を行うトンネル換気システム及びトンネル換気
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】山岳トンネルなどの掘削工事を行う際に
は、掘削作業に伴い大量の粉塵が生ずる。このような粉
塵がトンネル内に残存していると、作業者の健康を害す
るおそれがあるため、粉塵をトンネルの外部に排出する
トンネル換気装置が用いられる。このようなトンネル換
気装置としては、一般に、いわゆる送気式の換気装置と
排気式の換気装置がある。

【０００３】従来、送気式の換気装置を用いてトンネル
内の換気を行う手法として、例えば、特開平１０−２５
２４００号公報に記載されるように、トンネルの坑口か
ら切羽に向けて風管を配設し、この風管を介して外部の
空気をトンネル内に強制導入する一方、切羽で発生する
粉塵等をトンネル内に設置した集塵機により捕集して、
トンネル内の換気を行うものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな手法によるトンネル換気では、切羽近傍の換気が十
分に行えない場合がある。すなわち、発破などによりト
ンネル掘削を行う場合、掘削の際の飛び石、爆風などに
より、風管の破損及び集塵機の損傷、計器故障などのお
それがあるため、風管及び集塵機を切羽に近づけること
が困難である。このため、風管及び集塵機を切羽からあ
る程度離して配置せざるを得ず、切羽近傍への新鮮な空
気の送り込み及び切羽近傍における集塵を行うことがで
きず、切羽近傍の換気が不十分となる。

【０００５】そこで本発明は、このような問題点を解決
するためになされたものであって、トンネルを発破など
により掘削する場合でも切羽における換気が容易かつ十
分に行えるトンネル換気システム及びトンネル換気方法
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
トンネル換気システムは、施工中のトンネルの切羽に向
けて風管を通じて空気を送り込み、トンネル内に配置し
た集塵機により集塵してトンネル内の換気を行うトンネ
ル換気システムであって、風管の先端部が切羽に対して
進退自在とされ、切羽と集塵機の間に開閉自在に設けら
れ、閉じられることにより集塵機及び風管を防護する防
護手段を備えたことを特徴とする。

【０００７】また本発明に係るトンネル換気方法は、施
工中のトンネルの切羽に向けて風管を通じて空気を送り
込み、トンネル内に配置した集塵機により集塵してトン
ネル内の換気を行うトンネル換気方法であって、風管の
先端部を切羽に対して進退自在とし、切羽と集塵機の間
で開閉自在とし閉じることによって集塵機及び風管を防
護可能とした防護手段を設置し、切羽を掘削する前に、
風管の先端部を防護手段の後方まで後退させるととも
に、防護手段を閉じて集塵機及び風管を防護し、切羽の
掘削後に、防護手段を開き、風管の先端部を前進させ切
羽に近づけて空気を送り込むとともに、集塵機の作動に
より掘削により生じた粉塵を捕集することを特徴とす
る。この本発明に係るトンネル換気方法は、望ましく
は、切羽の掘削作業を発破により行う場合に適用され
る。または、切羽の掘削作業を機械掘削により行う場合
に適用される。

【０００８】これらの発明によれば、発破などによって
トンネル掘削をする場合でも、防護手段により集塵機及
び風管を防護することによって、集塵機及び風管を切羽
の近くに配置できる。このため、切羽近くに新鮮な空気
を送り込み、切羽近くの粉塵を捕集して、切羽における
換気が十分に行える。

【０００９】また、集塵機が防護手段により防護される
ので、掘削時に集塵機を退避移動させる必要がない。従
って、切羽近くの集塵作業に手間がかからず、換気が容
易に行える。また、本来、集塵機が持つ集塵能力を最大
限に発揮して十分な換気が容易に行える。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。

【００１１】図１は本実施形態に係るトンネル換気シス
テムの概要図である。同図に示すように、本実施形態に
係るトンネル換気システム１は、施工中のトンネル２の
切羽２ａに向けて風管３を通じて空気を送り込み、トン
ネル２内に配置した集塵機４により集塵してトンネル２
内の換気を行うものであり、いわゆる送気式の換気シス
テムである。

【００１２】風管３は、トンネル２の切羽２ａに空気を
供給するものであり、トンネル２の内壁に沿って設置さ
れている。風管３としては、望ましくはシート材を円筒
形に形成したものが用いられ、例えばビニール風管が用
いられる。この場合、風管３が軽量なものとなり、その
支持部材を簡易なものとすることができる。

【００１３】風管３は、トンネル２の天井部分に設置さ
れるメッセンジャーワイヤ２１を介して取り付けられて
いる。風管３の後端部は、トンネル２の外部まで延在し
ており、図示しない送気ファンが取り付けられている。
この送気ファンの作動により、トンネル外部の新鮮な空
気が風管３に導入され、風管３を通じて切羽２ａに送ら
れる。送気ファンは、大型なものを用いることが望まし
く、例えばファン風量１７００ｍ³／分程度のものが用
いられる。この場合、風管３の先端部３ａからの送気量
は、風管３の内部等で発生する摩擦損失を考慮すると、
例えば１４００ｍ³／分程度となる。

【００１４】風管３の先端部３ａは、切羽２ａに対して
進退自在となっている。すなわち、空気の吹出し口を有
する先端部３ａが切羽２ａに対して接近又は離間するよ
うに移動可能となっている。

【００１５】集塵機４は、トンネル２内の粉塵Ｄを捕集
する集塵手段であり、粉塵Ｄを含む汚染空気を吸引部４
ａから吸引し、汚染空気に混在する粉塵Ｄを捕集し、排
出口４ｂから清浄された空気を排出する。この集塵機４
としては、大容量タイプを用いることが望ましく、例え
ば集塵量１８００ｍ³／分程度のものが用いられる。こ
の場合、後方への送気量は、内部等で発生する摩擦損失
を考慮すると、例えば１５００ｍ³／分程度となる。そ
して、集塵機４としては、例えば車両に搭載されたもの
が用いられる。これにより、切羽２ａの進行に合わせ
て、集塵機４が容易に移動可能となる。

【００１６】また、集塵機４としては、耐振機能を有す
るものが用いられる。例えば、内蔵される制御盤を耐振
ゴムなどを介して取り付けたものが用いられる。これに
より、発破などで集塵機４が振動しても、集塵機４の内
蔵機器の振動が抑制され、集塵機４が容易に故障するこ
とを防止できる。

【００１７】集塵機４のトンネル２坑口側には、変電台
車５が配置されている。変電台車５は、集塵機４などに
電力を供給するためのものである。変電台車５を集塵機
４のトンネル２坑口側に配置することによって、集塵機
４をより切羽２ａに近い位置に配置することが可能とな
り、集塵時において集塵機４の吸込口側に重機や変電台
車５が配置されないため、より集塵効率を高めることが
できる。

【００１８】切羽２ａと集塵機４の間には、防護手段と
して機能する防爆シート６及び防護板７が設けられてい
る。これらの防爆シート６及び防護板７は、トンネル２
の断面方向に沿って設けられ、開閉自在となっている。
防爆シート６及び防護板７の詳細について、後述する。

【００１９】図２に風管３の先端部３ａの説明図を示
す。

【００２０】図２に示すように、風管３の先端部３ａ
は、トンネル２の天井部にメッセンジャーワイヤ２１を
介して取り付けられ、切羽２ａに対して進退自在となっ
ている。例えば、メッセンジャーワイヤ２１に金具２２
を介してレール２３が設置される。そのレール２３に
は、遠隔操作によりレール２３に沿って走行する駆動車
２４が取り付けられている。また、レール２３には、駆
動車２４に牽引されて移動する複数のトロッコ２５が取
り付けられている。各トロッコ２５は、風管３の先端部
３ａに対し、所定間隔で取り付けられている。

【００２１】駆動車２４がレール２３に沿って移動する
と、その移動に伴ってトロッコ２５が移動し、風管３の
先端部３ａも移動する。これにより、風管３の先端部３
ａが伸縮する。

【００２２】また、このようにメッセンジャーワイヤ２
１に金具２２を介してレール２３を設置し、そのレール
２３に沿って風管３の先端部３ａを移動可能とすること
により、風管３を高い位置に配設することができる。さ
らに簡易な構造であるため、トンネル２の径が小さい場
合にも適用することができ、風管３が作業車両の走行な
どの邪魔にならず、トンネル掘削工事が円滑に行える。

【００２３】レール２３の下部には、ラック２３ａが形
成されている。ラック２３ａは、多数の凹凸により構成
され、レール２３の長さ方向に沿って設けられている。
駆動車２４には、ラック２３ａに噛み合うピニオン２４
ａが設けられている。ピニオン２４ａは、駆動車２４の
駆動力伝達機構の一部として機能するものであり、駆動
車２４に設置されるモータ２４ｂの駆動により回転し、
駆動車２４を走行させる。

【００２４】このように、ピニオン２４ａをラック２３
ａに噛み合わせて駆動車２４を走行させ風管３の先端部
３ａの移動を行うことにより、駆動車２４がレール２３
に対して滑ることがないため、風管３の先端部３ａを確
実に移動させることができる。また、トンネル２に勾配
がある場合に、風管３の先端部３ａがその自重などで移
動してしまう不具合を防止できる。特に、トンネル２の
勾配が大きいときに有効である。

【００２５】レール２３は、複数のレール部材２３ｂを
連結して構成されている。レール部材２３ｂ、２３ｂの
連結部分には連結具２３ｃが配置され、レール部材２３
ｂ、２３ｂの端部を結合している。

【００２６】図３、図４に防爆シート６及び防護板７の
説明図を示す。

【００２７】図３は防爆シート６及び防護板７を閉じた
ときの状態を示しており、図４は防爆シート６及び防護
板７を開いたときの状態を示している。図３に示すよう
に、防爆シート６は、トンネル２断面の下部の防護を行
うものであり、トンネル２の断面方向に沿って設けら
れ、開閉自在となっている。例えば、トンネル２の横断
方向にワイヤ６１が張設され、そのワイヤ６１に複数の
ランナ６２が移動自在に取り付けられ、そのランナ６２
に防爆シート６の上端が取り付けられている。これによ
り、防爆シート６は、カーテンのように、トンネル２の
横断方向に沿って開閉することができる。

【００２８】掘削ずりの搬出、支保工の建込み、コンク
リートの吹き付け、ロックボルト打設などの作業の際に
は、図４のように、防爆シート６を開くことにより、作
業機械の移動が可能となるとともに、空気のトンネル２
内の流通が可能となる。一方、発破掘削の際には、図３
のように、防爆シート６を閉じることにより、発破によ
る飛び石、爆風などから集塵機４を防護することができ
る。

【００２９】防護板７は、トンネル２断面の上部の防護
を行うものであり、防爆シート６の上方に設置され、開
閉自在となっている。例えば、防護板７は、トンネル２
の天井部から二本のワイヤ７１、７１により吊り下げら
れて構成される。防護板７の端部などにロープ７２を接
続しそのロープ７２を引っ張ることにより、防護板７を
回転させて、防護板７を開くことができる。

【００３０】その際、ワイヤ７１、７１は、天井取付位
置ｐ１が防護板７の接続位置ｐ２より内側（トンネル２
の中央部分寄り）に来るように設けることが望ましい。
このようにすることによって、防護板７を回転し易くす
ることができ、防護板７を容易に開くことができる。

【００３１】また、防護板７としては、エキスパンドメ
タルなどの剛性を有する網板を用いることが望ましい。
この場合、飛び石が衝突しても容易に変形することが防
止される。さらに、爆風を通過させるので防護板７が発
破時に爆風で吹き飛んでしまうなどの不具合を防止でき
る。

【００３２】なお、図３では、防護板７の形状が長方形
となっているが、トンネル２の断面形状に合わせて、円
弧状、半円状などにしてもよい。

【００３３】この防護板７は、掘削ずりの搬出、支保工
の建込み、コンクリートの吹き付け、ロックボルト打設
などの作業の際には開かれ、風管３を切羽側へ移動する
ことが可能となる。一方、発破掘削の際には、防護板７
が閉じられ、発破による飛び石などから風管３を防護す
ることができる。

【００３４】次に、トンネル掘削における本実施形態に
係るトンネル換気システムの動作及びトンネル換気方法
について説明する。

【００３５】まず、図１に示すように、トンネル２内に
風管３を設置し、集塵機４を配置する。風管３は、先端
部３ａを切羽２ａ側へ前進させたときにその最先端部が
切羽２ａから３０ｍ程度の位置に来るように設置する。
集塵機４は、切羽２ａから４０ｍ程度の位置に配置す
る。そして、防爆シート６及び防護板７を集塵機４の切
羽２ａ側に設置する。

【００３６】そして、トンネル２の切羽２ａを発破によ
り掘削する際には、風管３の先端部３ａを防護板７の後
方位置まで後退させ退避させる。このとき、風管３の移
動は、上述した遠隔操作により行えるため、容易であ
る。

【００３７】そして、図３に示すように、防爆シート６
及び防護板７を閉じる。このとき、集塵機４を退避移動
させる必要がないため、発破掘削の準備が迅速かつ容易
に行える。

【００３８】そして、切羽２ａを発破により掘削する。
その際、飛び石が飛散し爆風が発生する。しかし、防爆
シート６により集塵機４が防護されるため、集塵機４の
損傷、故障などを防止できる。また、風管３は防護板７
により防護されるため、飛び石の衝突などによる破損を
防止できる。

【００３９】図１に示すように、発破により切羽２ａに
粉塵Ｄが発生する。発破後、すぐに防爆シート６及び防
護板７を開き、風管３の先端部３ａを切羽２ａ側へ前進
させる。そして、風管３の先端部３ａから新鮮な空気を
切羽２ａに向けて噴出するとともに、集塵機４により粉
塵Ｄを含む汚染空気を吸引し集塵する。

【００４０】このとき、風管３の先端部３ａ及び集塵機
４が切羽２ａから３０〜４０ｍ程度という近距離に位置
するため、切羽２ａの空気清浄が効果的に行われ、十分
な換気が可能となる。

【００４１】そして、トンネル２内では、空気清浄され
た環境の中で、掘削ずりの搬出、支保工の建込み、コン
クリートの吹き付け、ロックボルト打設などの作業が順
次行われる。

【００４２】そして、トンネル２の掘削がある程度進ん
だときには、風管３の先端部３ａ、集塵機４、防爆シー
ト６及び防護板７の切羽２ａ側への移動作業が行われ
る。この移動作業は、風管３による新鮮空気噴出位置及
び集塵機４による汚染空気吸引位置を切羽２ａから一定
の距離に維持して切羽２ａの換気効果を維持するため
に、行われるものである。

【００４３】集塵機４の移動は、集塵機４を搭載する車
両を移動させて行えばよい。一方、風管３の先端部３ａ
の移動は、レール２３を切羽２ａ側へ移動させることに
より行われる。例えば、トンネル２坑口側に位置する最
後部のレール材２３ａを取り外し、切羽２ａ側へ持って
行き切羽側の最前部のレール材２３ｂの前方側に連結す
る。これにより、風管３の先端部３ａの可動範囲が切羽
２ａ側へ移動する。このとき、レール２３全体を切羽２
ａ側へ移動する必要がなく、レール材２３ｂの一部を移
動させればよいため、移動作業が容易に行える。また、
レール材２３ｂは、軽量であり人力により搬送でき、移
動作業が容易に行える。従って、短時間でレール２３の
移動が行える。

【００４４】防爆シート６及び防護板７の移動は、人力
により行われる。このとき、防護手段として機能する防
爆シート６及び防護板７が簡易な構造であるので、その
移動作業も容易である。

【００４５】そして、各移動作業が完了したら、発破準
備、発破掘削、トンネル換気及び掘削ずりの搬出などの
作業が順次繰り返し行われる。

【００４６】以上のように、本実施形態に係るトンネル
換気システム及びトンネル換気方法によれば、発破によ
るトンネル掘削をする場合でも、防護手段である防爆シ
ート６及び防護板７により集塵機４及び風管３を防護す
ることによって、集塵機４及び風管３を切羽の近くに配
置できる。このため、切羽近くに新鮮な空気を送り込
み、切羽近くにおける粉塵を含む汚染空気を吸引し集塵
して、切羽における換気が十分に行える。

【００４７】また、集塵機４が防爆シート６により防護
されるので、発破時に集塵機４を退避移動させる必要が
ない。従って、切羽近くの集塵作業に手間がかからず、
換気が容易に行える。

【００４８】なお、本実施形態ではトンネル掘削を発破
により行う場合について説明したが、この掘削作業は機
械掘削する場合もある。例えば、自由断面掘削機などを
用いてトンネル掘削を行う場合に、上述したトンネル換
気システム及びトンネル換気方法を適用してもよい。こ
の場合でも、上述したトンネル換気システム及びトンネ
ル換気方法と同様な作用効果が得られる。すなわち、防
護手段である防爆シート６及び防護板７により掘削時の
飛び石などから集塵機４及び風管３を防護することによ
って、集塵機４及び風管３を切羽の近くに配置でき、切
羽における換気が十分に行える。また、集塵機４を防爆
シート６により防護して、掘削時に集塵機４の退避移動
を不要とし、切羽近くの換気が容易に行える。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、切
羽における換気が容易かつ十分に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るトンネル換気システム
の概要図である。

【図２】図１のトンネル換気システムにおける風管の説
明図である。

【図３】図１のトンネル換気システムにおける防爆シー
ト及び防護板の説明図である。

【図４】図１のトンネル換気システムにおける防爆シー
ト及び防護板の説明図である。

【符号の説明】

１…トンネル換気システム ２…トンネル ２ａ…切羽 ３…風管 ３ａ…先端部 ４…集塵機 ６…防爆シート ７…防護板 Ｄ…粉塵

フロントページの続き (72)発明者 剱持 昇 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 施工中のトンネルの切羽に向けて風管を
   通じて空気を送り込み、前記トンネル内に配置した集塵
   機により集塵して前記トンネル内の換気を行うトンネル
   換気システムにおいて、 前記風管の先端部が前記切羽に対して進退自在とされ、 前記切羽と前記集塵機の間に開閉自在に設けられ、閉じ
   られることにより前記集塵機及び前記風管を防護する防
   護手段を備えたこと、を特徴とするトンネル換気システ
   ム。
2. 【請求項２】 施工中のトンネルの切羽に向けて風管を
   通じて空気を送り込み、前記トンネル内に配置した集塵
   機により集塵して前記トンネル内の換気を行うトンネル
   換気方法において、 前記風管の先端部を前記切羽に対して進退自在とし、前
   記切羽と前記集塵機の間で開閉自在とし閉じることによ
   って前記集塵機及び前記風管を防護可能とした防護手段
   を設置し、 前記切羽を掘削する前に、前記風管の先端部を前記防護
   手段の後方まで後退させるとともに、前記防護手段を閉
   じて前記集塵機及び前記風管を防護し、 前記切羽の掘削後に、前記防護手段を開き、前記風管の
   先端部を前進させ前記切羽に近づけて前記空気を送り込
   むとともに、前記集塵機の作動により掘削により生じた
   粉塵を捕集すること、を特徴とするトンネル換気方法。