JP2009019463A

JP2009019463A - ガイドロッド付き穿孔装置

Info

Publication number: JP2009019463A
Application number: JP2007184585A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hagimori; 健治萩森; Kenji Hirose; 健二廣瀬
Original assignee: Toho Kinzoku Co Ltd; Okumura Corp
Current assignee: Toho Kinzoku Co Ltd; Okumura Corp
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-01-29

Abstract

【課題】ドリフタに設けられた打撃部により打撃される穿孔ロッド４と、穿孔ロッドと平行なガイドロッド７とを備え、穿孔済みの既設孔Ｈ１にガイドロッド７を挿入した状態で既設孔に隣接する位置に既設孔に連続する連続孔Ｈ２を穿孔ロッドの前端の穿孔ビット５で穿孔するガイドロッド付き穿孔装置において、孔曲りを生ずることなく連続孔を穿孔できるようにする。
【解決手段】穿孔ビット５を、親ビット部５１と、親ビット部の前方に突出する、親ビット部と同心で且つ親ビット部より小径の子ビット部５２とを備えるものに構成する。親ビット部５１からの子ビット部５２の突出長さＬは穿孔ビット５の打撃ストロークＳより長くする。また、子ビット部５２により穿孔される先導孔Ｈ２ａと既設孔Ｈ１との間に残すべき岩盤部分Ｗａが先導孔の穿孔時に破壊されないように、親ビット部５１と子ビット部５２の外径差を設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、穿孔済みの既設孔に隣接する位置に既設孔に連続する連続孔を穿孔するためのガイドロッド付き穿孔装置に関する。

従来、この種の穿孔装置として、ジャンボのブーム等に取付けられるガイドセル上に前後方向に移動自在に支持されるドリフタと、ドリフタと一緒に前進する前後方向に長手の穿孔ロッドと、穿孔ロッドと平行に設けられた前後方向に長手のガイドロッドとを備えるものは知られている（例えば、特許文献１参照）。

そして、このものでは、穿孔済みの既設孔にガイドロッドを挿入した状態でドリフタを前進させ、既設孔に隣接する位置に既設孔に連続する連続孔を穿孔ロッドの前端に取付けた穿孔ビットで穿孔する。

尚、特許文献１に記載のものは、ドリフタに設けた油圧モータ等により穿孔ロッドを回転させる回転式穿孔装置であるが、ドリフタに穿孔ロッドを打撃する打撃部を設け、穿孔ロッドの前端に取付けた穿孔ビットで岩盤を打撃して、岩盤を小割破砕することにより穿孔する打撃式穿孔装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。打撃式穿孔装置は硬い岩盤の穿孔に適している。このような穿孔装置においても、穿孔ロッドと平行なガイドロッドを設けることにより、連続孔を穿孔できる。

然し、打撃式穿孔装置を用いると、連続孔が既設孔側に曲がりやすくなる。その理由は、岩盤面を穿孔ビットが打撃する際、既設孔が自由面となって既設孔側の角が破壊されやすくなり、この角が破壊することで穿孔ビットが既設孔側にずれるためである。尚、既設孔に挿入するガイドロッドにより孔曲りはある程度抑制できるが、既設孔の内面とガイドロッドの外周面との間にはガイドロッドを挿入するための若干のクリアランスを設けざるを得ず、このクリアランス分の孔曲りは避けられない。また、ガイドロッドをガイドセルに固定する場合、ガイドロッドがあまり長いと既設孔へのガイドロッドの挿入作業が面倒になるため、ガイドロッドの長さは通常１ｍ弱に設定されており、穿孔すべき孔の長さがガイドロッドの長さを越えた場合、ガイドロッドより先の部分の穿孔時に孔曲りをガイドロッドで抑止することができなくなる。そして、何個もの連続孔を穿孔すると、トータルの孔曲り量はかなり大きくなってしまう。また、穿孔ビットが既設孔側にずれることで、既設孔に挿入されているガイドロッドが穿孔ビットにより打撃されて損傷することもある。
特開平９−２７９９７６号公報特開平１１−１０７６７０号公報

本発明は、以上の点に鑑み、打撃式であるにも拘らず、孔曲りを生ずることなく連続孔を穿孔できるようにしたガイドロッド付き穿孔装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、ガイドセル上に前後方向に移動自在に支持されるドリフタと、ドリフタに設けられた打撃部により打撃されつつドリフタと一緒に前進する前後方向に長手の穿孔ロッドと、穿孔ロッドと平行に設けられた前後方向に長手のガイドロッドとを備え、穿孔済みの既設孔にガイドロッドを挿入した状態で既設孔に隣接する位置に既設孔に連続する連続孔を穿孔ロッドの前端に取付けた穿孔ビットで穿孔するガイドロッド付き穿孔装置において、穿孔ビットは、親ビット部と、親ビット部の前方に突出する、親ビット部と同心で且つ親ビット部より小径の子ビット部とを備え、親ビット部からの子ビット部の突出長さは穿孔ビットの打撃ストロークより長いことを特徴とする。

本発明によれば、親ビット部で穿孔された孔部の前方の岩盤面に子ビット部により小径の先導孔が穿孔される。また、子ビット部の突出長さは打撃ストロークより長いため、先導孔の穿孔後に子ビット部が打撃ストローク分後退しても、子ビット部は先導孔から抜け出ない。そして、親ビット部が岩盤面を打撃する際に既設孔側の角が破壊されても、既設孔側への穿孔ビットのずれは先導孔に嵌合する子ビット部により阻止され、穿孔ビットの直進性が確保される。その結果、孔曲りを生ずることなく連続孔を穿孔できる。また、ガイドロッドが穿孔ビットで打撃されて損傷することも防止できる。

尚、子ビット部により穿孔される先導孔と既設孔との間に残すべき岩盤部分（ロックピラー）が先導孔の穿孔時に破壊されると、子ビット部によるずれ防止機能が得られなくなる。ここで、ロックピラーは、岩盤のせん断強度が高くなるほど破壊されにくくなり、先導孔の長さ（子ビット部の突出長さ）が長くなるほど、また、ロックピラーの厚さが薄くなるほど破壊されやすくなる。そして、穿孔すべき岩盤のせん断強度と子ビット部の突出長さとに応じて、ロックピラーが破壊されないようにするのに必要なロックピラーの厚さが決まり、このロックピラーの厚さに応じて親ビット部と子ビット部の外径差も決まる。従って、穿孔すべき岩盤のせん断強度と子ビット部の突出長さとに基づいて親ビット部と子ビット部の外径差を適切に設定すれば、ロックピラーが先導孔の穿孔時に破壊されないようにすることができる。

また、本発明において、穿孔ビットは、親ビット部の後方に位置する、親ビット部と同径のスタビライザ部を備えることが望ましい。これによれば、親ビッドで穿孔された孔部にスタビライザ部が嵌合して、スタビライザ部によっても穿孔ビットのずれが抑制され、穿孔ビットの直進性が一層向上する。

図１は、岩盤Ｗに、穿孔済みの既設孔Ｈ１に隣接させて既設孔Ｈ１に連続する連続孔Ｈ２（図２参照）を穿孔する本発明の実施形態の穿孔装置を示している。この穿孔装置は、図外のジャンボのブーム等に取付けられる前後方向に長手のガイドセル１を備えており、ガイドセル１上にドリフタ２が前後方向に移動自在に支持されている。ガイドセル１の前部にはセントラライザ３が固定されており、セントラライザ３に前後方向に長手の穿孔ロッド４が挿通支持されている。穿孔ロッド４の前端には後記詳述する穿孔ビット５が取付けられている。

ドリフタ２には、油圧により前後動するピストン６ａを内蔵する打撃部６が設けられている。打撃部６には、ピストン６ａで打撃されるシャンクロッド６ｂが前後動自在且つ抜き取り不能な状態で配設され、このシャンクロッド６ｂの前端にスリーブジョイント６ｃを介して穿孔ロッド４の後端が連結されている。ドリフタ２には、更に、図示省略した油圧モータが設けられており、穿孔ロッド４に油圧モータにより回転力を付与するようにしている。また、シャンクロッド６ｂを含む穿孔ロッド４は、空打ちを防止するために常時前方に付勢されている。

また、セントラライザ３には、前後方向に長手のガイドロッド７が穿孔ロッド４と平行に取付けられている。ガイドロッド７の穿孔ロッド４側の側面には、図３に示す如く、穿孔ビット５に対する逃げとなる凹欠部７ａが形成されている。

連続孔Ｈ２の穿孔に際しては、先ず、図１に示す如く、既設孔Ｈ１にガイドロッド７を挿入し、穿孔ロッド４を既設孔Ｈ１を基準にして位置決めする。次に、図２に示す如く、穿孔ロッド４を打撃部６により打撃しつつドリフタ２と一緒に前進させ、穿孔ロッド４の前端の穿孔ビット５により岩盤Ｗを打撃して連続孔Ｈ２を穿孔する。

穿孔ビット５は、図４に示すように、親ビット部５１と、親ビット部５１の前方に突出する、親ビット部５１と同心で且つ親ビット部５１より小径の子ビット部５２とを備えている。穿孔ビット５は、更に、親ビット部５１の後方に位置させて、親ビット部５１と同径の所定長さのスタビライザ部５３を備えている。スタビライザ部５３の外周面には、前後方向に長手の溝５３ａが周方向の間隔を存して複数形成されている。各溝５３ａは周方向に若干傾斜しており、穿孔により生ずる屑が穿孔ビット５の回転で後方に送り出されるようにしている。尚、ここでいう親ビット部５１と同径のスタビライザ部５３には、穿孔ビット５の回転時の抵抗を軽減するために、親ビット部５１の外径よりも僅かに（２〜３ｍｍ）小径にしたものも含まれる。

かかる穿孔ビット５を用いると、親ビット部５１で穿孔された連続孔Ｈ２の部分の前方の岩盤面に、図２に示す如く、子ビット部５２により先導孔Ｈ２ａが穿孔される。ここで、親ビット部５１からの子ビット部５２の突出長さＬは穿孔ビット５の打撃ストロークＳより長くなっている。例えば、打撃ストロークＳが１５ｍｍであれば、子ビット部５２の突出長さＬは４５〜６０ｍｍに設定される。

尚、打撃ストロークＳとは、次のように定義されるものである。打撃部６のピストン６ａでシャンクロッド６ｂを打撃すると、打撃力が穿孔ロッド４を介して穿孔ビット５に伝達され、伝達された打撃力でもって穿孔ビット５の前方岩盤を破壊する。然し、打撃力の一部は岩盤の破壊エネルギーとはならず、反発力になる。そして、この反発力により穿孔ビット５が後退する。この後退長さが打撃ストロークＳである。尚、反発力は穿孔すべき岩盤の圧縮強度によって異なり（圧縮強度が高ければ反発力は大きくなる）、打撃ストロークＳも穿孔すべき岩盤の圧縮強度によって変化する。

上記の如く子ビット部５２の突出長さＬを穿孔ビット５の打撃ストロークＳより長くすれば、先導孔Ｈ２ａの穿孔後に穿孔ビット５が打撃ストロークＳ分後退しても、子ビット部５２は先導孔Ｈ２ａから抜け出ない。そして、親ビット部５１が岩盤面を打撃する際に既設孔Ｈ１側の角が破壊されても、既設孔Ｈ１側への穿孔ビット５のずれは先導孔Ｈ２ａに嵌合する子ビット部５２により阻止され、穿孔ビット５の直進性が確保される。その結果、孔曲りを生ずることなく連続孔Ｈ２を穿孔できる。更に、ガイドロッド７が穿孔ビット５で打撃されて損傷することも防止できる。また、本実施形態では、親ビット部５１で穿孔された連続孔Ｈ２の部分にスタビライザ部５３が嵌合するため、スタビライザ部５３によっても穿孔ビット５のずれが抑制され、穿孔ビット５の直進性が一層向上する。

ところで、子ビット部５２により穿孔される先導孔Ｈ２ａと既設孔Ｈ１との間に残すべき岩盤部分（ロックピラー）Ｗａが先導孔Ｈ２ａの穿孔時に破壊されると、子ビット部５２による穿孔ビット５のずれ防止機能が得られなくなる。ここで、ロックピラーＷａは、岩盤Ｗのせん断強度が高くなるほど破壊されにくくなり、先導孔Ｈ２ａの長さ、即ち、子ビット部５２の突出長さＬが長くなるほど、また、ロックピラーＷａの厚さが薄くなるほど破壊されやすくなる。そして、穿孔すべき岩盤Ｗのせん断強度と子ビット部５２の突出長さＬとに応じて、ロックピラーＷａが破壊されないようにするのに必要なロックピラーＷａの厚さが決まる。ロックピラーＷａの厚さは、親ビット部５１と子ビット部５２の外径差の１／２から既設孔Ｈ１と連続孔Ｈ２の重ね代を減算した値に等しい。

そこで、岩盤Ｗのせん断強度を測定し、このせん断強度と子ビット部５２の突出長さＬとに基づいて、先導孔Ｈ２ａの穿孔時にロックピラーＷａが破壊されないようにするのに必要なロックピラーＷａの厚さを算出し、ロックピラーＷａの厚さがこの値以上になるように親ビット部５１と子ビット部５２の外径差を設定している。そして、穿孔性能を考慮して決定される親ビット部５１の外径からこの外径差を減じた値に子ビット部５２の外径を設定する。岩盤Ｗが一軸圧縮強度１００ＭＰａ、せん断強度１０ＭＰａ程度の硬岩である場合、子ビット部５２の突出長さＬが４５〜６０ｍｍ、親ビット部５１の外径が８０〜１００ｍｍであれば、子ビット部５２の外径は４５〜５０ｍｍに設定される。

これによれば、先導孔Ｈ２ａの穿孔時にロックピラーＷａが破壊されず、子ビット部５２による穿孔ビット５のずれ防止機能が確実に発揮されて、連続孔Ｈ２を孔曲りを生ずることなく正確に穿孔できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、穿孔装置を、穿孔ロッド４に打撃だけでなく回転力を付与する打撃回転式のものとしたが、穿孔ロッド４に回転力を付与しない純打撃式のものとすることも可能である。また、上記実施形態では、ガイドロッド７をセントラライザ３に固定しているが、ガイドロッド７をセントラライザ３に摺動自在に挿通し、穿孔ロッド４に追従してガイドロッド７が前後動するようにしても良い。

本発明の実施形態の穿孔装置の平面図。実施形態の穿孔装置による連続孔の穿孔中の状態を示す要部の平面図。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線切断面図。実施形態の穿孔装置に備える穿孔ビットの斜視図。

符号の説明

Ｗ…岩盤、Ｗａ…先導孔と既設孔との間の岩盤部分、Ｈ１…既設孔、Ｈ２…連続孔、Ｈ２ａ…先導孔、１…ガイドセル、２…ドリフタ、４…穿孔ロッド、５…穿孔ビット、５１…親ビット部、５２…子ビット部、５３…スタビライザ部、６…打撃部、７…ガイドロッド。

Claims

ガイドセル上に前後方向に移動自在に支持されるドリフタと、ドリフタに設けられた打撃部により打撃されつつドリフタと一緒に前進する前後方向に長手の穿孔ロッドと、穿孔ロッドと平行に設けられた前後方向に長手のガイドロッドとを備え、穿孔済みの既設孔にガイドロッドを挿入した状態で既設孔に隣接する位置に既設孔に連続する連続孔を穿孔ロッドの前端に取付けた穿孔ビットで穿孔するガイドロッド付き穿孔装置において、
穿孔ビットは、親ビット部と、親ビット部の前方に突出する、親ビット部と同心で且つ親ビット部より小径の子ビット部とを備え、親ビット部からの子ビット部の突出長さは穿孔ビットの打撃ストロークより長いことを特徴とするガイドロッド付き穿孔装置。
前記親ビット部と前記子ビット部の外径差は、穿孔すべき岩盤のせん断強度と子ビット部の突出長さとに基づき、子ビット部により穿孔される先導孔と既設孔との間に残すべき岩盤部分が先導孔の穿孔時に破壊されないように設定されることを特徴とする請求項１記載のガイドロッド付き穿孔装置。
前記穿孔ビットは、前記親ビット部の後方に位置する、親ビット部と同径のスタビライザ部を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のガイドロッド付き穿孔装置。