JP2007009576A - Excavated earth and sand exhausting device and shield device - Google Patents
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Description
本発明は、掘削土砂排出装置及びシールド装置に関するものである。 The present invention relates to excavated earth and sand discharging devices and shield devices.
複数の管材を連設して成る管体を設置するための横坑を掘削する際に生じる掘削土砂を、坑外に排出するための掘削土砂排出方法としては、以下の方法が知られている。 The following methods are known as excavation earth and sand discharging methods for discharging excavation earth and sand generated when excavating a horizontal pit for installing a pipe body formed by connecting a plurality of pipe materials to the outside of the mine. .
A:泥水法(図1参照)
シールド機等の横坑掘削機Xの切羽21を隔離する隔壁22に送水管23と排泥管24とを取り付け、この送水管23と排泥管24とを送水ポンプ25を介して連結して循環路を構成し、この送水管23から水(実際には泥水)を切羽21側に供給して切羽21で掘削された掘削土砂を含む流体を排泥管24から排出し、地上において循環路に連設される回収部27で掘削土砂を回収する方法。尚、図中符号28はバルブ、29は立坑、30は横坑である。
A: Muddy water method (see Fig. 1)
A
泥水法は、前記送水管23から切羽21への送水圧が高すぎると前記掘削土砂を取り込みにくくなったり、掘削部位から地上に高圧水が地下水と共に噴出するおそれがある。このため、切羽21の圧力は適度な圧力を保つ必要がある。しかし、この圧力では排泥管24により坑外まで土砂を送るには低く、当然良好な掘削土砂の回収はできないことになる。
In the muddy water method, if the water supply pressure from the
従って、泥水法は、排泥管24に排泥ポンプ26を取り付ける必要がある。特に、長距離(1km以上)の横坑を掘削する際には、排泥管23に複数の中継用の排泥ポンプ26を取り付けることになる。
Therefore, in the muddy water method, it is necessary to attach the
B:土圧法(図2参照)
シールド機等の横坑掘削機Yの切羽31を隔離する隔壁32に、前記切羽31で掘削された掘削土砂を排泥槽33に排出するスクリューコンベア34を設け、排泥槽33に送水ポンプ37で流体を供給する送水管35と、排泥槽33から掘削土砂を含む流体を排出する排泥管36とを連結して成る循環路を設け、該循環路により掘削土砂を地上の回収部38で回収する方法。尚、図中符号40は立坑、41は横坑である。
B: Earth pressure method (see Fig. 2)
The
土圧法の場合、排泥槽33で循環路が開放された経路のため、排泥側には必ず排泥ポンプ39が必要となる。特に、上記Aの方法同様、長距離(1km以上)の横坑を掘削する際には、中継用の排泥ポンプ39の必要性は高まる。
In the earth pressure method, since the circulation path is opened in the
従って、上記A,Bいずれの方法を用いても、特に長距離の横坑を掘削する場合には、排泥管24,36に複数のポンプが必要となる。しかし、このポンプは坑断面を占用し、作業スペースを圧迫し、管材を形成するセグメントや人などの移動に支障を与えることがあり、好ましくない。この問題は、横坑が小径(1.5m以下)の場合に顕著となる。
Therefore, even if any of the above methods A and B is used, a plurality of pumps are required for the
本発明は、上述の問題点を解決したもので、掘削土砂を良好に坑外に排出できるのは勿論、坑内の作業スペースを十分に確保できる極めて実用性に秀れた掘削土砂排出装置及びシールド装置を提供するものである。 The present invention solves the above-mentioned problems, and excavation sediment can be discharged well outside the mine, as well as excavation sediment discharge apparatus and shield excellent in practicality that can secure a sufficient working space in the mine. A device is provided.
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。 The gist of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
横坑掘削機1により横坑9を掘削する際に生じる掘削土砂を流体と共に坑外に排出する掘削土砂排出装置であって、坑内には、坑外に設けられた流体ため部6から循環装置3により流体を圧導出し再び該流体ため部6に該流体を圧導入する循環路2と、該循環路2に連設された排泥路4とが設けられ、該排泥路4には前記横坑掘削機1により掘削された掘削土砂を前記循環路2に圧送する排泥装置5が設けられていることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。
An excavation earth and sand discharging device that discharges excavated earth and sand generated when excavating a
また、請求項1記載の掘削土砂排出装置において、前記循環路2は密閉された構成であることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。 Moreover, the excavation earth and sand discharging apparatus according to claim 1, wherein the circulation path 2 has a sealed configuration.
また、請求項1,2いずれか1項に記載の掘削土砂排出装置において、前記循環装置3は、循環ポンプであることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。
Further, in the excavation sediment discharging apparatus according to any one of claims 1 and 2, the
また、請求項1〜3いずれか1項に記載の掘削土砂排出装置において、前記循環装置3は、坑外に設けられるものであることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。
Moreover, the excavation earth and sand discharging apparatus of any one of Claims 1-3 WHEREIN: The said
また、請求項1〜4いずれか1項に記載の掘削土砂排出装置において、前記排泥装置5は、排泥ポンプであることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。 Moreover, the excavation earth and sand discharging apparatus of any one of Claims 1-4 WHEREIN: The said mud discharging apparatus 5 concerns on the excavation earth and sand discharging apparatus characterized by being a mud pump.
また、請求項1〜5いずれか1項に記載の掘削土砂排出装置において、前記排泥路4には、流体の流通を遮断し得る遮断装置が設けられていることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。 Moreover, the excavation sediment discharge apparatus of any one of Claims 1-5 WHEREIN: The said mud path 4 is provided with the interruption | blocking apparatus which can interrupt | block the flow of fluid, The excavation sediment discharge It concerns the device.
また、請求項1〜6いずれか1項に記載の掘削土砂排出装置において、前記横坑掘削機1は、長さが1km以上で且つ径が1.5m以下の横坑9を掘削するものであることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。
Moreover, the excavation earth and sand discharging apparatus of any one of Claims 1-6 WHEREIN: The said horizontal shaft excavator 1 excavates the
また、請求項1〜7いずれか1項に記載の掘削土砂排出装置において、前記排泥路4は、前記横坑掘削機1の切羽7を隔離する隔壁8と連結されていることを特徴とする掘削土砂排出装置に係るものである。
Moreover, the excavation earth and sand discharging apparatus of any one of Claims 1-7 WHEREIN: The said mud passage 4 is connected with the partition 8 which isolates the
また、切羽7を隔離する隔壁8を有し、この切羽7を掘削して横坑9を形成する横坑掘削機1を備え、該横坑9に管体10を配設するシールド装置であって、請求項8記載の掘削土砂排出装置を備え、前記排泥装置5による前記循環路2への掘削土砂の圧送量を制御することで、前記切羽7に作用する圧力を調整できるように構成したことを特徴とするシールド装置に係るものである。
Further, the shield device includes a partition wall 8 that isolates the
本発明は、上述のように構成したから、循環路を循環する流体の圧力を十分大きく設定でき、従来のように循環路の排泥側にポンプが不要で坑内での作業スペースを十分に確保でき、また、循環路を循環する流体の圧力制御・流量制御が容易となる極めて実用性に秀れた掘削土砂排出装置となる。 Since the present invention is configured as described above, the pressure of the fluid circulating in the circulation path can be set to a sufficiently large level, and a pump is not required on the mud side of the circulation path as in the prior art, so that a sufficient working space in the mine is secured. In addition, the excavated earth and sand discharging device is excellent in practicality and can easily control the pressure and flow rate of the fluid circulating in the circulation path.
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings showing the operation of the present invention.
横坑掘削機1により横坑9を掘削する際、この横坑掘削機1により掘削された掘削土砂は、排泥装置5により排泥路4から循環路2に圧送せしめられる。
When excavating the
従って、排泥装置5により確実に循環路2に掘削土砂を送り込むことができるから、循環路2を循環する流体の循環圧力を循環路2を循環し得るに十分な高い圧力に設定することができ、従来のように排泥管(循環路排泥側)にポンプを設置する必要がなく、坑内の作業スペースが圧迫されず、たとえ径小且つ長距離の横坑9を掘削する場合であっても良好に作業を行えることになる。
Accordingly, since the excavated sediment can be reliably fed into the circulation path 2 by the mud discharge device 5, the circulation pressure of the fluid circulating in the circulation path 2 can be set to a high enough pressure to circulate through the circulation path 2. It is possible to dig a
また、従来のように横坑掘削機1と循環路2とが直接連結される構成ではないから、この循環路2を循環する流体の圧力が横坑掘削機1の掘削状況に左右されにくく、それだけ循環路2の流体の圧力制御・流量制御が容易となる。 In addition, since the horizontal excavator 1 and the circulation path 2 are not directly connected as in the prior art, the pressure of the fluid circulating through the circulation path 2 is not easily influenced by the excavation status of the horizontal excavator 1, Accordingly, pressure control and flow rate control of the fluid in the circulation path 2 are facilitated.
本発明の具体的な実施例について図3,4に基づいて説明する。 A specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施例は、切羽7を隔離する隔壁8を有し、この切羽7を掘削して横坑9を形成する横坑掘削機1を備え、該横坑9に管体10を配設するシールド装置であって、前記横坑掘削機1により横坑9を掘削する際に生じる掘削土砂を流体と共に坑外に排出する掘削土砂排出装置として、坑内には、坑外に設けられた流体ため部6から循環装置3により流体を圧導出し再び該流体ため部6に該流体を圧導入する循環路2と、該循環路2に連設された排泥路4とが設けられ、前記排泥路4には前記横坑掘削機1により掘削された掘削土砂を前記循環路2に圧送する排泥装置5が設けられている掘削土砂排出装置を備え、坑内に中継用の排泥ポンプが不要となるように構成したものである。
This embodiment has a partition wall 8 that isolates the
具体的には、本実施例は、例えば特開2004−68319号に開示されるように、横坑掘削機1の後部に管材を配置し、この管材の後部に第一推進ジャッキを設け、第一推進ジャッキの伸長によって横坑掘削機1及び管材を推進し、続いて、第一推進ジャッキを収縮し、この第一推進ジャッキの収縮によって形成した空間部に管材を配設し(この管材は、組み立て不要なものでも、配設する際にセグメントを組み立てる必要があるものでも、どちらでも採用することができる。)、続いて、第一推進ジャッキの伸長によって該新たに配設した管材,既に配設した管材及び横坑掘削機1を推進せしめ、これを繰り返して所定数の管材を横坑掘削機1と連設せしめた後、この横坑掘削機1と連設する管材の後部に第二推進ジャッキを設け、この第二推進ジャッキを収縮して形成した空間部で例えばセグメントを組み立てることにより管材を形成し、続いて、この形成した管材を前記収縮した第二推進ジャッキが押動することで反力により横坑掘削機1及び該横坑掘削機1と連設する管材を推進させ、これを繰り返すことで横坑9を形成しつつ複数の管材を連設して成る管体10を配設するものである。
Specifically, in this embodiment, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-68319, a pipe material is disposed at the rear part of the horizontal excavator 1, a first propulsion jack is provided at the rear part of the pipe material, The horizontal shaft excavator 1 and the pipe material are propelled by extension of one propulsion jack, and then the first propulsion jack is contracted, and the pipe material is disposed in the space formed by the contraction of the first propulsion jack (this pipe material is Either the one that does not require assembly or the one that requires assembly of the segments when it is installed can be employed.) Subsequently, the newly installed pipe material is already expanded by the extension of the first propulsion jack. The arranged pipe material and the horizontal shaft excavator 1 are propelled, and this is repeated to connect a predetermined number of pipe materials to the horizontal shaft excavator 1 and then to the rear part of the pipe material connected to the horizontal shaft excavator 1. Two propulsion jacks are installed and this For example, a tube is formed by assembling segments in the space formed by shrinking the two propulsion jacks, and then the formed second pipe is pushed by the contracted second propulsion jack so that the side shaft is excavated by reaction force. The
従って、横坑9の入口から前記第二推進ジャッキを収縮して形成される空間部までの管材内部はセグメント等を搬送するためにある程度の広さの作業スペースが必要となるため、例えば長さが1km以上で且つ径が1.5m以下の横坑9を掘削する際に、背景技術の項で述べたような問題が生じやすい。
Therefore, since the inside of the pipe material from the entrance of the
各部を具体的に説明する。 Each part will be specifically described.
横坑掘削機1の隔壁8には、前記排泥路4と連通する連通孔が設けられ、図3に図示したように該隔壁8は排泥路4と連結されている。即ち、本実施例は横坑掘削機1として密閉型の横坑掘削機1を採用している。また、排泥路4には、前記切羽7で生じる掘削土砂を循環路2に圧送するための排泥装置5としての排泥ポンプが設けられている。
The partition wall 8 of the horizontal excavator 1 is provided with a communication hole that communicates with the drainage passage 4, and the partition wall 8 is connected to the drainage passage 4 as shown in FIG. 3. In other words, this embodiment employs a sealed horizontal shaft excavator 1 as the horizontal shaft excavator 1. Further, the mud drainage path 4 is provided with a mud pump as a mud draining device 5 for pressure-feeding excavated sediment generated at the
従って、本実施例は循環路2と切羽7とが切り離されているため(循環路に切羽7が組み込まれていないため)、循環路2を流れる流体が切羽7に影響を与えず、また、該流体が切羽7の影響を受けないため、循環路2に設けた循環装置3によって循環する流体の圧力及び流量の設定が容易となる。
Therefore, in this embodiment, the circulation path 2 and the
更に、本実施例のような密閉型の横坑掘削機1で前記隔壁8に排泥路4を連結した場合には、横坑掘削機1の切羽圧力は排泥ポンプの排出量を調製することで制御可能となり、この点からも制御が容易となる。尚、横坑掘削機1の切羽圧力の制御は、制御バルブで行う構成としても良い。図中符号13は、地山に穿設される所定深さの立坑である。
Furthermore, when the mud passage 4 is connected to the partition wall 8 in the closed type horizontal shaft excavator 1 as in this embodiment, the face pressure of the horizontal shaft excavator 1 adjusts the discharge amount of the mud pump. Thus, control is possible, and control is also easy from this point. The face pressure of the horizontal excavator 1 may be controlled by a control valve.
排泥ポンプとしては、流量は後記循環ポンプに比べて小さくても良いが、掘削土砂を固形に近い状態で圧送でき且つ循環路2との連結部の圧力より大きな圧力で土砂を押し込む必要があるため、高い圧力を得られるプランジャーポンプやスクイズポンプを採用するのが好ましい。 As the mud pump, the flow rate may be smaller than that of the circulation pump described later, but it is necessary to pump the excavated earth and sand in a state close to a solid state and to push in the earth and sand at a pressure larger than the pressure of the connecting portion with the circulation path 2. Therefore, it is preferable to employ a plunger pump or a squeeze pump that can obtain a high pressure.
具体的には、本実施例においてはコンクリートポンプが採用されている。本実施例は、このコンクリートポンプを用いて排泥路4からの掘削土砂を循環路2に圧送するから、地上から所定深さの位置に配設される循環路2に、坑外(地上)まで循環し得る圧力で流体を循環せしめても、この循環圧力以上の圧力で掘削土砂を循環路2に圧送することができることになる。 Specifically, a concrete pump is employed in this embodiment. In this embodiment, the excavated sediment from the mud passage 4 is pumped to the circulation path 2 by using this concrete pump, so that the circulation path 2 disposed at a predetermined depth from the ground is placed outside the mine (above ground). Even if the fluid is circulated at a pressure that can be circulated to the level, the excavated earth and sand can be pumped to the circulation path 2 at a pressure higher than the circulating pressure.
また、排泥ポンプは、新たな管材配設位置(前記第二推進ジャッキを収縮して形成される空間部)よりも切羽7側の管材に設置されている。従って、この排泥ポンプの存在によりセグメント等の搬送に支障を与えることはない。
Moreover, the mud pump is installed in the pipe material on the
排泥路4と連結する循環路2は、この排泥路4との連結部より上流側の送水部2aと該連結部より下流側の排泥部2bとが循環装置3を介して連結して成る構成である。
The circulation path 2 connected to the sludge passage 4 is connected to a
具体的には、循環路2は鋼製若しくは樹脂製等の管状体を複数連結して形成されており、後記流体ため部6以外では循環圧力が開放されない密閉された構成としている。従って、それだけ循環圧力の制御が容易となる。 Specifically, the circulation path 2 is formed by connecting a plurality of tubular bodies made of steel, resin, or the like, and has a sealed configuration in which the circulation pressure is not released except for the portion 6 for fluid described later. Therefore, the control of the circulation pressure is facilitated accordingly.
循環装置3としては、掘削土砂を坑外へ排出できるだけの圧力を出せる能力を有する循環ポンプが採用されている。このため、従来必要であった前記循環圧力を補助するポンプを横坑9内に不要とすることができる。
As the
尚、一般に掘削土砂を含む流体を循環する際に吸引圧送方式(吸引ポンプ)では限界があるため、より効率の良い吐出圧送方式(吐出ポンプ)を採用するのが好ましい。この循環ポンプは地上に設置されている。尚、この循環ポンプは横坑内でなければ前記地上に限らず立坑内等、どの位置に設置しても良い。 In general, there is a limit to the suction pumping method (suction pump) when circulating the fluid containing the excavated earth and sand, so it is preferable to adopt a more efficient discharge pumping method (discharge pump). This circulation pump is installed on the ground. In addition, this circulation pump may be installed in any position, such as not only in the above-mentioned ground but also in a vertical shaft if it is not in a horizontal shaft.
具体的には、本実施例においてはスラリー輸送に適したスラリーポンプが採用されている。尚、本実施例においてスラリー輸送とは、流体中で土粒子が沈降しない流速で液体を循環させて土砂を輸送することをいう。従って、このスラリーポンプは十分な流速を得るために循環路2を構成する管の径に対して必要な流量を出せることが要求される。 Specifically, in this embodiment, a slurry pump suitable for slurry transportation is employed. In this embodiment, the term “slurry transportation” refers to transportation of earth and sand by circulating a liquid at a flow rate at which earth particles do not settle in the fluid. Therefore, this slurry pump is required to be able to produce a necessary flow rate with respect to the diameter of the pipe constituting the circulation path 2 in order to obtain a sufficient flow rate.
また、循環路2の排泥部2bにして地上の循環ポンプ近傍位置には、前記掘削土砂を除去した状態で流体を循環ポンプに圧導入するための掘削土砂除去機構を備えた流体ため部6が設けられている。この掘削土砂除去機構はフィルタ機構等、掘削土砂と流体(水)を分離できる構成であれば良い。具体的には、必ずしも掘削土砂と水とを完全に分離する構成とする必要はなく、送水部2aを流通する流体から掘削土砂の固形分が除去されれば十分である。尚、流体ため部6は、横坑内でなければ前記地上に限らず立坑内等、どの位置に設置しても良い。
In addition, the fluid reservoir 6 is provided with an excavation sediment removal mechanism for introducing fluid into the circulation pump in a state where the excavation sediment has been removed at a position near the circulation pump on the ground as the
従って、循環路2の排泥部2bには掘削土砂を含む流体が流通し、送水部2aには掘削土砂(の固形分)が除去された流体(泥水)が流通することになる。
Therefore, the fluid containing the excavated earth and sand flows through the
また、排泥路4には、流体の流通を遮断し得る遮断装置(具体的にはバルブ)が設けられている。従って、排泥ポンプが作動してないないときに循環路2の流体による排泥ポンプ側の掘削土砂の引き込みや、排泥ポンプ側への流体の流入を防止することができる。具体的には、この遮断装置は、排泥ポンプへの流体の流入等を阻止するため、排泥路4にして循環路2と排泥装置5との間に設けるのが好ましい。 Further, the mud passage 4 is provided with a shut-off device (specifically, a valve) that can shut off the flow of fluid. Therefore, when the mud pump is not in operation, it is possible to prevent the excavation soil on the side of the mud pump by the fluid in the circulation path 2 and the inflow of the fluid to the mud pump side. Specifically, this blocking device is preferably provided between the circulation path 2 and the sludge apparatus 5 as the sludge path 4 in order to prevent the fluid from flowing into the sludge pump.
この排泥路4は、前記循環路2と同様、鋼製若しくは樹脂製等の管状体を複数連結して形成された密閉された構成としている。 As in the case of the circulation path 2, the mud discharge path 4 has a sealed structure formed by connecting a plurality of tubular bodies made of steel or resin.
尚、バルブとしては、手動,電動,電磁,油圧,空気等いずれのバルブを用いても良い。また、フラッパーのような排泥圧力が高いときに開き、循環路側の圧力が高いときは閉じるものを採用しても良い。 As the valve, any of manual, electric, electromagnetic, hydraulic, air, etc. valves may be used. Alternatively, a flapper or the like that opens when the mud pressure is high and closes when the pressure on the circulation path side is high may be adopted.
また、本実施例は、上述のような構成を採用しているが、隔壁8を設けない所謂開放型にも対応可能である。即ち、図4に図示したように隔壁8と排泥路4とを連結せず、切羽7で生じた掘削土砂を搬送するスクリューコンベア11及び該スクリューコンベア11からの掘削土砂を溜めておく貯泥槽12を介して連設する所謂土圧法用の密閉型の横坑掘削機1を採用しても良い。
Moreover, although the present Example employ | adopts the above structures, it can respond also to what is called an open type which does not provide the partition 8. FIG. That is, as shown in FIG. 4, the partition 8 and the mud passage 4 are not connected, and the screw conveyor 11 that conveys the excavated sediment generated at the
本実施例は上述のように構成したから、横坑掘削機1により横坑9を掘削する際、この横坑掘削機1により掘削された掘削土砂は、排泥装置5により排泥路4から循環路2に圧送せしめられる。従って、排泥装置5により確実に循環路2に掘削土砂を送り込むことができる。
Since the present embodiment is configured as described above, when excavating the
この際、密閉された循環路2は切羽7から分断され切羽7に影響を与えることなく、単独で圧力等の設定ができるため、循環路2を循環する流体の循環圧力を循環路2を循環し得るに十分な高い圧力に設定することができ、従来のように排泥管(循環路排泥側)にポンプを設置する必要がなく、坑内の作業スペースが圧迫されず、たとえ径小且つ長距離の横坑9を掘削する場合であっても良好に作業を行えることになる。
At this time, since the sealed circulation path 2 is divided from the
また、従来のように横坑掘削機1と循環路2とが直接連結される構成ではないから、この循環路2を循環する流体の圧力が横坑掘削機1の掘削状況に左右されにくく、それだけ循環路2の流体の圧力制御・流量制御が容易となる。 In addition, since the horizontal excavator 1 and the circulation path 2 are not directly connected as in the prior art, the pressure of the fluid circulating through the circulation path 2 is not easily influenced by the excavation status of the horizontal excavator 1, Accordingly, pressure control and flow rate control of the fluid in the circulation path 2 are facilitated.
従って、本実施例は、圧送装置により循環路に掘削土砂を圧送することができるから、循環路を循環する流体の圧力を十分大きく設定でき、従来のように循環路の排泥側にポンプが不要で坑内での作業スペースを十分に確保でき、また、循環路に流体を循環させる循環装置の出力制御・流量制御が容易となる等、極めて実用性に秀れたものとなる。 Therefore, in this embodiment, since the excavated sediment can be pumped to the circulation path by the pumping device, the pressure of the fluid circulating in the circulation path can be set to a sufficiently large value, and the pump is disposed on the waste mud side of the circulation path as in the past. It is unnecessary, can secure a sufficient working space in the mine, and can easily control the output and flow rate of the circulation device that circulates the fluid in the circulation path.
1 横坑掘削機
2 循環路
3 循環装置
4 排泥路
5 排泥装置
6 流体ため部
7 切羽
8 隔壁
9 横坑
10 管体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Horizontal shaft excavator 2
10 tube
Claims (9)
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