JP2008019581A - ロックボルト用穿孔装置およびロックボルト用孔の穿孔方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロックボルト孔と座金孔とを有するロックボルト用孔の穿孔作業において、その穿孔作業を容易にし、その能率を向上させ得るロックボルト用穿孔装置およびロックボルト用孔の穿孔方法を提供する。
【解決手段】このガイドシェルユニット２０は、ロックボルト孔Ｊを穿孔するロックボルト孔用ビット２２と、穿孔用ロッド２１にその回転方向ではこれに係合するとともに軸方向では摺動可能に外側から嵌合して座金孔Ｋを穿孔するサーフェイスビット２３と、このサーフェイスビット２３に軸方向後方から当接してドリフタ４のフィード力をこれに伝達するとともに座金孔Ｋの深さを所望の深さにする軸方向長さをもつディスタンスカラー２４と、を穿孔用ロッド２１に同軸でその先端側からこの順に備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、穿孔用ロッドを有するドリフタを備えるロックボルト用穿孔装置およびロックボルト用孔の穿孔方法に係り、特に、既設のトンネルでの補強用ロックボルトを施工するための、ロックボルト孔と座金孔とを有するロックボルト用孔の穿孔に好適に用い得るロックボルト用穿孔装置およびロックボルト用孔の穿孔方法に関する。

既設のトンネルにおいて、その補強等を目的とする支保部材として補強用ロックボルトが施工される。しかし、ロックボルトを固定するための座金およびナットを仕上がり面より外側に出すことは、外観上や安全上の理由から避けられている。そこで、これらを仕上げ面の内部に収めるために、ロックボルトを施工するためのロックボルト用孔として、ロックボルト孔を穿孔し、その開口側にさらに座金およびナットを収容するための座金孔を穿孔するのが一般的である。

ここで、トンネル孔内において、このようなロックボルト用孔を穿孔する作業は、例えばドリルジャンボに装備されるガイドシェルユニット等のロックボルト用穿孔装置を利用して行なわれる。
そして、この種のロックボルト用穿孔装置でロックボルト孔と座金孔とを有するロックボルト用孔を穿孔する場合は、従来、まず、ロックボルト孔を穿孔するロックボルト孔用ビットを穿孔用ロッドに装着してロックボルト孔を穿孔する。次いで、ロックボルト孔用ビットを取り外し、座金孔を穿孔するための座金孔用ビットとして、例えば特許文献１での図５にあるような大径の親子ビットに付け替える。そして、再び、先に穿孔されたロックボルト孔との軸心を合わせてから座金孔を穿孔していた。
特開平１１−２１８４６号公報

しかしながら、上記従来のロックボルト用孔の穿孔作業では、ロックボルト孔用ビットから座金孔用ビットに付け替える必要があるので、その付け替える手間と時間が掛かる。
また、座金孔を穿孔する度に、穿孔されたロックボルト孔との軸心を合わせる必要があるので、作業員には負担となり、その時間が更に掛かる。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ロックボルト孔と座金孔とを有するロックボルト用孔の穿孔作業において、その穿孔作業を容易にし、その能率を向上させ得るロックボルト用穿孔装置およびロックボルト用孔の穿孔方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、穿孔用ロッドを有するとともに穿孔時にガイドシェル上をフィードされるドリフタを備えるロックボルト用穿孔装置であって、ロックボルト孔を穿孔するロックボルト孔用ビットと、穿孔用ロッドにその回転方向ではこれに係合するとともに軸方向では摺動可能に外側から嵌合してロックボルト固定用の座金およびナットを収容するための座金孔を穿孔するサーフェイスビットと、このサーフェイスビットに軸方向後方から当接してドリフタのフィード力をこれに伝達するとともに座金孔の深さを所望の深さにする軸方向長さをもつディスタンスカラーと、を穿孔用ロッドに同軸でその先端側からこの順に備えることを特徴としている。

ここで、穿孔用ロッドは、横断面が多角形形状をなし、サーフェイスビットは、その中心部に、穿孔用ロッドの多角形形状に外側から嵌合する相似な多角形形状の孔が、軸方向に貫通して形成されていることが好ましい。また、ディスタンスカラーは、その中心部に、穿孔用ロッドの多角形形状に外側から嵌合する相似な多角形形状の孔が、軸方向に貫通して形成されていることが好ましい。このような構成であれば、横断面が多角形形状の穿孔用ロッドに装着する上で、穿孔用ロッドにその回転方向ではこれに係合するとともに軸方向では摺動可能に外側から嵌合するサーフェイスビットないしディスタンスカラーとして好適である。

また、本発明は、既設のトンネルでの補強用ロックボルトを施工するための、ロックボルト孔と座金孔とを有するロックボルト用孔を穿孔する方法であって、ロックボルト孔用ビットでロックボルト孔を穿孔しつつ、予めこれと同軸に且つ軸方向では摺動可能に設けた座金孔用ビットを、座金孔を穿孔するときのみ軸方向後方から押圧して座金孔を穿孔することを特徴としている。

本発明によれば、ロックボルト孔用ビットと、これと予め同軸に設けた座金孔用ビットとでロックボルト孔を穿孔しつつ座金孔を穿孔することができるので、この穿孔作業では、いわば一工程でロックボルト孔と座金孔とを穿孔可能である。そのため、ロックボルト孔用ビットから座金孔用ビットに付け替える作業が不要である。また、ロックボルト孔用ビットと座金孔用ビットとは予め同軸に設けているので、上記従来例で説明したような軸心を合わせる作業も不要である。したがって、ロックボルト用孔の穿孔作業を容易にし、その能率を向上させることができる。

本発明によれば、ロックボルト孔と座金孔とを有するロックボルト用孔の穿孔作業において、その穿孔作業を容易にし、その能率と安全性を向上させ得るロックボルト用穿孔装置およびロックボルト用孔の穿孔方法を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１は本発明に係るロックボルト用穿孔装置としてのガイドシェルユニットを備えたドリルジャンボの概略説明図である。
同図に示すように、このドリルジャンボ１は、前後にアウトリガ６を備えた台車２を備えている。その台車２上部の左右両側には、架台８が装備されており、この架台８上には、前後移動可能なブーム台９が設けられている。ブーム台９には、旋回、起伏、伸縮可能な作業台ブーム１０が支持されており、この作業台ブーム１０の先端部に作業台１１の後端部が枢支されている。この作業台１１は、傾動シリンダ１２で傾動可能になっており、傾動シリンダ１２は作業台ブーム１０に設けられた同調シリンダ１３に接続されていて、作業台ブーム１０の起伏に伴って傾動し常に水平状態で保持されるようになっている。なお、作業台１１には作業台ブーム１０の旋回、起伏、伸縮操作を行って作業台１１を移動させる操作器１４が設けられている。

さらに、台車２には、その前部に、旋回、起伏、伸縮可能なブーム３が設けられている。そして、このブーム３には、ガイドシェルユニット２０が傾動可能に支持されている。なお、ブーム３の後方には、昇降可能なオペレータキャビン７が配置されている。また、ブーム３には、ガイドシェルユニット２０を所定方向に移動可能にするために、同調回路を有する油圧駆動機構が設けられている。さらに、ガイドシェルユニット２０を自在に旋回させるための旋回用アクチュエータが設けられ、ブーム３の移動とともに、ガイドシェルユニット２０をトンネル内の所定の空間位置に移動可能になっている。

次に、ガイドシェルユニット２０について詳しく説明する。図２はそのガイドシェルユニットの正面図である。
図１および図２に示すように、このガイドシェルユニット２０には、穿孔時にガイドシェル５上をフィードされる、公知の油圧式のドリフタ４が搭載されている。なお、ガイドシェルユニット２０の先端側にはフートパット２５が装着されている。

ドリフタ４には、横断面が六角形をなし、ガイドシェル５の長手方向に沿って延びる穿孔用ロッド２１が、その基端側を回転可能に装着されている。さらに、この穿孔用ロッド２１には、その先端に、ロックボルト孔を穿孔するロックボルト孔用ビット２２が装着されている。ロックボルト孔用ビット２２は、公知の穿孔用ビットであり、略円筒状の先端側に穿孔用の刃が複数形成されている。さらに、ロックボルト孔用ビット２２に続いて、その先端側から順に、ロックボルト固定用の座金およびナットを収容するための座金孔を穿孔する座金孔用ビットであるサーフェイスビット２３と、ディスタンスカラー２４と、が穿孔用ロッド２１に同軸に外側からそれぞれ嵌合している。

図３は、サーフェイスビットの説明図であり、同図（ａ）は軸方向刃面側から見た図、また、同図（ｂ）は軸直方向から見た図である。
同図に示すように、サーフェイスビット２３は、中心部に、軸方向に貫通する六角貫通孔２３ａを有している（同図（ａ）参照）。この六角貫通孔２３ａは、穿孔用ロッド２１の横断面がもつ六角形に適宜の隙間で外側から嵌合する相似な六角形状に形成されている。さらに、同図（ａ）に示すように、この六角貫通孔２３ａの六角形の各頂点に対向する位置に穿孔用の刃２３ｂが、周方向で等間隔に六枚形成されている。また、隣り合う刃２３ｂ同士の間には、略台形状の凹部が形成され、この六枚の穿孔用の刃２３ｂの外周面は、同一円周上の円弧になっており、同図（ｂ）に示すように、軸方向に適宜の厚さＷを有している。そして、その同一円周上に形成されている各円弧がドリフタ４側に向けて徐々に縮径して前記台形状の凹部の面と面一になるように軸方向に延びており、これにより形成される外周面が凹の曲面をもつ略円錐台状になって刃面とは反対側の端面を形成している。

そして、このサーフェイスビット２３は、図２に示すように、その六角貫通孔２３ａで穿孔用ロッド２１に外側から嵌合することで、穿孔用ロッド２１の回転方向ではこれに係合するとともに軸方向では摺動可能になっている。
図４は、ディスタンスカラーの説明図であり、同図（ａ）は軸直方向から見た図、また、同図（ｂ）は軸方向から見た図である。

同図に示すように、ディスタンスカラー２４は、軸方向に所定の長さをもつ円形の外周面を有する軸部材であり、その軸心には長手方向に貫通する貫通孔２４ａが形成されている。この貫通孔２４ａは、サーフェイスビット２３の六角貫通孔２３ａと同様に、穿孔用ロッド２１の横断面がもつ六角形に適宜の隙間で外側から嵌合する相似な六角形状に形成されている。

そして、このディスタンスカラー２４は、図２に示すように、その貫通孔２４ａで穿孔用ロッド２１に外側から嵌合するとともに、サーフェイスビット２３とドリフタ４との間に介装されて、サーフェイスビット２３にその六枚の穿孔用の刃を有する側とは反対の側で当接して、つまり軸方向後方から当接してドリフタ４のフィード力をサーフェイスビット２３に伝達するように装着される。また、ディスタンスカラー２４は、その貫通孔２４ａで穿孔用ロッド２１に外側から嵌合することで、穿孔用ロッド２１の回転方向ではこれに係合するとともに軸方向では摺動可能になっている。ここで、その軸方向での上記所定の長さは、ドリフタ４が最前進したフィード位置において、押し圧するサーフェイスビット２３で座金孔の深さを所望の深さにするだけの長さになっている。

次に、このドリルジャンボ１での穿孔作業、およびそのガイドシェルユニット２０の作用・効果について説明する。なお、図５はロックボルト用孔の穿孔作業の説明図である。
同図に示す一連の穿孔作業を行なって、トンネルＴの周壁Ｓに補強用ロックボルトＲを打設する場合には、まず、打設位置付近までトンネルジャンボ１を移動させ、アウトリガ６を張り出して台車２の安定を確保する。次いで、ブーム台９を後退させ、作業台ブーム１０は側方へ旋回し作業台１１を下げておく。次いで、ドリルブーム３を移動させてガイドシェルユニット２０をトンネルＴの周壁Ｓ方向に向ける。

そして、図５（ａ）に示すように、ロックボルト用孔Ｈの必要な位置に位置決めし、トンネルＴの周壁Ｓに、ガイドシェルユニット２０の先端側のフートパット２５の外側面を当接させて着岩状態とし、ドリフタ４（同図では不図示）を駆動してロックボルト用孔Ｈの穿孔作業を開始する。この穿孔作業は、オペレータがオペレータキャビン７内で制御する。

次いで、図５（ｂ）に示すように、穿孔用ロッド２１を回転させつつ、ガイドシェル５上でドリフタ４をフィードする。これにより、穿孔用ロッド２１先端のロックボルト孔用ビット２２でロックボルト孔Ｊの穿孔を行なうことができる。このとき、サーフェイスビット２３は、穿孔用ロッド２１の回転方向ではこれに係合するとともに軸方向では摺動可能になっているので、回転はするものの、フィード力が作用していないので、同図（ｂ）の状態では、フィード方向に移動しない。

次いで、図５（ｃ）に示すように、さらにガイドシェル５上でドリフタ４がフィードすると、サーフェイスビット２３とドリフタ４との間に介装されているディスタンスカラー２４がドリフタ４とともにフィード方向に移動してサーフェイスビット２３に軸方向後方から当接し、ドリフタ４のフィード力をサーフェイスビット２３に伝達する。これにより、サーフェイスビット２３はトンネルＴの周壁Ｓに着岩し、さらに、回転しつつフィード方向に移動を開始する。

次いで、図５（ｄ）に示すように、さらにガイドシェル５上でドリフタ４がフィードすると、ロックボルト孔用ビット２２でロックボルト孔Ｊを穿孔しつつ、サーフェイスビット２３で座金孔Ｋの穿孔を行なうことができる。このとき、ディスタンスカラー２４の軸方向での上記所定の長さは、ドリフタ４が最前進したフィード位置において、押し圧するサーフェイスビット２３で座金孔の深さを所望の深さにするだけの長さになっているので、ドリフタ４がサーフェイスビット２３を座金孔Ｋを穿孔するときのみ軸方向後方から押圧して所望の座金孔Ｋの深さに穿孔することができる。

最後に、図５（ｅ）に示すように、通常の方法で、補強用ロックボルトＲを打設し、ナットおよび座金で補強用ロックボルトＲを固定し、モルタル仕上げを施して、補強用ロックボルトが施工される。
このように、このガイドシェルユニット２０によれば、ロックボルト孔用ビット２２と、サーフェイスビット２３と、ディスタンスカラー２４と、を穿孔用ロッド２１に同軸でその先端側からこの順に有しているので、このガイドシェルユニット２０で、ロックボルト孔Ｊと座金孔Ｋとを有するロックボルト用孔Ｈを穿孔すれば、ロックボルト孔用ビット２２でロックボルト孔Ｊを穿孔しつつ、これと同軸に設けたサーフェイスビット２３で座金孔Ｋを同時に穿孔することができる。すなわち、この穿孔作業では、いわば一工程でロックボルト孔Ｊと座金孔Ｋとを穿孔することができる。そのため、従来のようにロックボルト孔用ビット２２から座金孔用ビットに付け替える作業が不要である。また、ロックボルト孔用ビット２２と座金孔用ビットとなるサーフェイスビット２３とは予め同軸に設けているので、上記従来例で説明したような軸心を合わせる作業も不要であり、さらに、その芯ズレの対策としての上記例示したような専用の親子ビットへの付け替え作業等も不要になる。したがって、ロックボルト用孔Ｈの穿孔作業を容易にし、その能率を向上させることができる。

以上説明したように、このドリルジャンボ１での穿孔作業（ロックボルト用孔の穿孔方法）、およびそのガイドシェルユニット２０によれば、ロックボルト孔Ｊと座金孔Ｋとを有するロックボルト用孔Ｈの穿孔作業において、その穿孔作業を容易にし、その能率と安全性を向上させることができる。
なお、本発明に係るロックボルト用穿孔装置およびロックボルト用孔の穿孔方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、横断面が六角形をなす穿孔用ロッド２１に、それぞれ適宜の隙間で外側から嵌合する相似な六角形状の孔を有するサーフェイスビット２３と、ディスタンスカラー２４と、を備える例で説明したが、これに限定されるものではない。
すなわち、これらの内外形形状は、穿孔用ロッドにその回転方向ではこれに係合するとともに軸方向では摺動可能に外側から嵌合可能であればよく、例えばこれらの横断面を、三角形、矩形等、その他の多角形形状とすることができる。また、例えばスプライン軸のように周方向等間隔に配置された凸部とこれに嵌り合う凹部とからこれらの内外形形状を形成してもよい。

しかし、従来、横断面が六角形をなす穿孔用ロッドが採用されていることに鑑みれば、上記実施形態のように、穿孔用ロッドには、横断面が六角形のものを採用し、これにそれぞれ適宜の隙間で外側から嵌合する相似な六角形の孔を有するサーフェイスビットと、ディスタンスカラーと、を備える構成が好ましい。

本発明に係るロックボルト用穿孔装置としてのガイドシェルユニットを備えたドリルジャンボの概略説明図である。 本発明に係るガイドシェルユニットの説明図である。 本発明に係るサーフェイスビットの説明図であり、同図（ａ）は軸方向刃面側から見た図、また、同図（ｂ）は軸直方向から見た図である。 本発明に係るディスタンスカラーの説明図であり、同図（ａ）は軸直方向から見た図、また、同図（ｂ）は軸方向から見た図である。 ロックボルト用孔の穿孔作業の説明図である。

符号の説明

１ ドリルジャンボ
２ 台車
３ ブーム
４ ドリフタ
５ ガイドシェル
６ アウトリガ
７ オペレータキャビン
８ 架台
９ ブーム台
１０ 作業台ブーム
１１ 作業台
１２ 傾動シリンダ
１３ 同調シリンダ
１４ 操作器
２０ ガイドシェルユニット（ロックボルト用穿孔装置）
２１ 穿孔用ロッド
２２ ロックボルト孔用ビット
２３ サーフェイスビット（座金孔用ビット）
２４ ディスタンスカラー
２５ フートパット
Ｔ トンネル
Ｓ 周壁
Ｒ 補強用ロックボルト
Ｈ ロックボルト用孔
Ｊ ロックボルト孔
Ｋ 座金孔

Claims (4)

1. 穿孔用ロッドを有するとともに穿孔時にガイドシェル上をフィードされるドリフタを備えるロックボルト用穿孔装置であって、
   ロックボルト孔を穿孔するロックボルト孔用ビットと、穿孔用ロッドにその回転方向ではこれに係合するとともに軸方向では摺動可能に外側から嵌合してロックボルト固定用の座金およびナットを収容するための座金孔を穿孔するサーフェイスビットと、このサーフェイスビットに軸方向後方から当接してドリフタのフィード力をこれに伝達するとともに座金孔の深さを所望の深さにする軸方向長さをもつディスタンスカラーと、を穿孔用ロッドに同軸でその先端側からこの順に備えることを特徴とするロックボルト用穿孔装置。
2. 穿孔用ロッドは、横断面が多角形形状をなし、サーフェイスビットは、その中心部に、穿孔用ロッドの多角形形状に外側から嵌合する相似な多角形形状の孔が、軸方向に貫通して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロックボルト用穿孔装置。
3. 穿孔用ロッドは、横断面が多角形形状をなし、ディスタンスカラーは、その中心部に、穿孔用ロッドの多角形形状に外側から嵌合する相似な多角形形状の孔が、軸方向に貫通して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のロックボルト用穿孔装置。
4. 既設のトンネルでの補強用ロックボルトを施工するための、ロックボルト孔と座金孔とを有するロックボルト用孔を穿孔する方法であって、
   ロックボルト孔用ビットでロックボルト孔を穿孔しつつ、予めこれと同軸に且つ軸方向では摺動可能に設けた座金孔用ビットを、座金孔を穿孔するときのみ軸方向後方から押圧して座金孔を穿孔することを特徴とするロックボルト用孔の穿孔方法。

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