JP2009121060A - 掘削装置および掘削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地下水位が高い場合であっても掘削効率を低下させることのない掘削装置を提供する。
【解決手段】デバイス１２と、エアーハンマー装置１４と、エアーコンプレッサー２０と、供給パイプ１６と、回転駆動部２２と、パイプ２４と、エアー排出孔３０と、土砂通路３２とを具備する掘削装置４０において、供給パイプ１６内を貫通して配設された排気パイプ４２と、排気パイプ４２から大気中に排出される排気量を調整するバルブ４４とを具備し、掘削中に、バルブ４４を開放することによって、エアーハンマー装置１４からの排気エアーを排気パイプ４２を通じて大気中に一部逃がすことができるようになっていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、井戸等の孔を掘削する掘削装置および掘削方法に関する。

地面を掘削する掘削装置として、エアーハンマーの衝撃力およびハンマーシリンダからの回転力を受けるデバイスの底面にビット装置を取り付けられた掘削装置が知られている（特開平１０−２２７１９０）。
図２は、上記掘削装置１０の説明図である。
１２は下面側にビット装置１３が取り付けられたデバイスである。該デバイス１２は公知のエアーハンマー装置１４からの衝撃力を受ける。エアーハンマー装置１４には供給パイプ１６から圧縮空気が供給される。

供給パイプ１６には、ロータリージョイント１８を介してコンプレッサー２０から圧縮空気が供給される。
供給パイプ１６は、モータ（回転駆動部）２２から減速ギア群を介して回転力が伝達されて軸線を中心として回転される。この供給パイプ１６の回転はエアーハンマー装置１４を介してデバイス１２に伝達され、デバイス１２は軸線を中心として回転する。またビット装置１３も回転し、地面を掘削することになる。なお、１７は回転チャックであり、供給パイプ１６を着脱自在にチャックする。

デバイス１２にはパイプ２４が装着される。パイプ２４は、パイプ２４下部内側に固定されたカラー２６が、デバイス１２の上端に設けられたフランジ１２ａに当接することによって、デバイス１２に引き連れられて掘削孔内に進入するようになっている。パイプ２４の内周面と供給パイプ１６の外周面との間に土砂排出空間２８が形成される。

デバイス１２には、デバイス１２を貫通してデバイス１２の下面側に開口するエアー排出孔３０が形成され、このエアー排出孔３０は、エアーハンマー装置１４からの排出エアーをデバイス１２の下面側に導く。
また、デバイス１２の側面には、土砂排出空間２８に連通して形成され、デバイス１２下面側に導かれた排出エアーによりビット装置１３で掘削された土砂を土砂排出空間２８を通じて外部に排出する土砂通路（デバイス１２の周面に設けられた溝）３２が形成されている。

ビット装置１３は、掘削時、回動して先端側がパイプ２４の外周面より外側に突出して、パイプ２４の外径よりも大きな径の掘削孔の掘削が可能であり、掘削終了後、逆方向に回動されて先端側がパイプ２４の内周面よりも内側に回動することにより、パイプ２４を掘削孔内に残したまま、デバイス１２とともに地表に回収可能に設けられている。

しかして、デバイスとともにビット装置１３が回転され、またエアーハンマー装置１４からハンマーの衝撃力がデバイス１２およびビット装置１３に加えられるので、地面に掘削孔を掘削することができる。
掘削された土砂は、エアーハンマー装置１４からエアー排出孔３０を通じてデバイス１２下面側に導かれた高圧の排出エアーにより、土砂通路３２から土砂排出空間２８を通じて地表に排出される。
特開平１０−２２７１９０

ところで、地下水位の高いところでの掘削孔の掘削の場合には、掘削孔内に地下水が滲出してくる。
この掘削孔内に滲出した地下水は高圧の排出エアーにより土砂とともに排出されるが、掘削孔が深くなると水圧が大きくなり、排出エアーに対する水および土砂排出の抵抗が極めて大きくなり、したがってエアーハンマー装置１４の作用を大きく減じ、デバイス１２やビット装置１３への衝撃力が不十分となり、掘削効率が低下するという課題がある。
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、地下水位が高い場合であっても掘削効率を低下させることのない掘削装置および掘削方法を提供するにある。

本発明に係る搬送装置は、下面側にビット装置が取り付けられたデバイスと、該デバイスの上面側に作用するエアーハンマー装置と、前記エアーハンマー装置にコンプレッサーからの圧縮空気を供給する供給パイプと、該供給パイプを軸線を中心として回転させ、前記エアーハンマー装置を介して前記デバイスを軸線を中心として回転させる回転駆動部と、前記デバイスに装着され、内周面と前記供給パイプの外周面との間に土砂排出空間を形成するパイプと、前記デバイスを貫通してデバイスの下面側に開口し、前記エアーハンマー装置からの排出エアーをデバイス下面側に導くエアー排出孔と、
前記デバイスに前記土砂排出空間に連通して形成され、デバイス下面側に導かれた排出エアーにより前記ビット装置で掘削された土砂を前記土砂排出空間を通じて外部に排出する土砂通路とを具備する掘削装置において、前記供給パイプ内を貫通して配設された排気パイプと、該排気パイプから大気中に排出される排気量を調整するバルブとを具備し、掘削中に、前記バルブを開放することによって、前記エアーハンマー装置からの排気エアーを前記排気パイプを通じて大気中に一部逃がすことができるようになっていることを特徴とする。

また、前記パイプは、前記デバイスに係合して、デバイスに引き連れられて掘削孔中に進入可能に設けられ、前記ビット装置は、掘削時、回動して先端側が前記パイプの外周面より外側に突出して、パイプの外径よりも大きな径の掘削孔の掘削が可能であり、掘削終了後、逆方向に回動されて先端側が前記パイプの内周面よりも内側に回動することにより、パイプを掘削孔内に残したまま、前記デバイスとともに地表に回収可能に設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る掘削方法は、上記掘削装置を用い、掘削中、掘削孔内に水が滲出した際に、前記バルブを開放して、前記エアーハンマー装置からの排気エアーを前記排気パイプを通じて大気中に一部逃がすことにより、排気エアーの排出を確保し、エアーハンマー装置から前記デバイスへの衝撃力付与を維持することを特徴とする。

本発明によれば、パイプ２４の上端から大量の水が噴出される状態となった場合には、バルブ４４を開放する。すると、排気パイプ４２が大気に連通するので、エアーハンマー装置１４から排出された高圧の排気ガスの一部は排気パイプ４２、バルブ４４を通じて大気中に放出される。上記のように、排気パイプ４２を通じて排気エアーの一部が大気に放出されるので、エアーハンマー装置１４は勢いよく作動し、デバイス１２を介してビット装置１３に大きな衝撃力を付与するから、掘削効率は低下しない。

以下本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本実施の形態における掘削装置４０の説明図である。
１２は下面側にビット装置１３が取り付けられたデバイスである。該デバイス１２は公知のエアーハンマー装置１４からの衝撃力を受ける。エアーハンマー装置１４には供給パイプ１６から圧縮空気が供給される。

供給パイプ１６には、ロータリージョイント１８を介してコンプレッサー２０から圧縮空気が供給される。
供給パイプ１６は、モータ（回転駆動部）２２から減速ギア群を介して回転力が伝達されて軸線を中心として回転される。この供給パイプ１６の回転はエアーハンマー装置１４を介してデバイス１２に伝達され、デバイス１２は軸線を中心として回転する。またビット装置１３も回転し、地面を掘削することになる。なお、１７は回転チャックであり、供給パイプ１６を着脱自在にチャックする。

デバイス１２にはパイプ２４が装着される。パイプ２４は、パイプ２４下部内側に固定されたカラー２６が、デバイス１２の上端に設けられたフランジ１２ａに当接することによって、デバイス１２に引き連れられて掘削孔内に進入するようになっている。パイプ２４の内周面と供給パイプ１６の外周面との間に土砂排出空間２８が形成される。

デバイス１２には、デバイス１２を貫通してデバイス１２の下面側に開口するエアー排出孔３０が形成され、このエアー排出孔３０は、エアーハンマー装置１４からの排出エアーをデバイス１２の下面側に導く。
また、デバイス１２には、土砂排出空間２８に連通して形成され、デバイス１２下面側に導かれた排出エアーによりビット装置１３で掘削された土砂を土砂排出空間２８を通じて外部に排出する土砂通路（デバイス１２の周面に設けた溝）３２が形成されている。

ビット装置１３は、掘削時、回動して先端側がパイプ２４の外周面より外側に突出して、パイプ２４の外径よりも大きな径の掘削孔の掘削が可能であり、掘削終了後、逆方向に回動されて先端側がパイプ２４の内周面よりも内側に回動することにより、パイプ２４を掘削孔内に残したまま、デバイス１２とともに地表に回収可能に設けられている。
以上の構成は上記従来の掘削装置１０と同じである。

本実施の形態において特徴とするところは、前記供給パイプ１６内を貫通して配設された排気パイプ４２を備え、またこの排気パイプ４２から大気中に排出される排気量を調整するバルブ４４とを備え、掘削中に、バルブ４４を開放することによって、エアーハンマー装置１４からの排気エアーを排気パイプ４２を通じて大気中に一部逃がすことができるようになっている点にある。

排気パイプ４２の上部はロータリージョイント１８を貫通してさらに上部に延び、バルブ４４は、排気パイプ４２の上部に配設されたロータリージョイント４６に接続されるパイプ４８中に介挿されている。
排気パイプ４２の下部は、エアーハンマー装置１４内下部、あるいはデバイス１２のエアー排出孔３０内で開口していて、エアーハンマー装置１４からの排気エアーが逆流して進入可能となっている。
なお、エアーハンマー装置１４中で、排気パイプ４２は図示しないハンマーを貫通し、ハンマーはこの排気パイプ上を摺動するように設けるとよい。

本実施の形態の掘削装置４０は上記のように構成されている。
通常時の掘削のときは、バルブ４４を閉じて掘削するとよい。これによって効率よく掘削が行える。
すなわち、ビット装置１３によって掘削された土砂は、エアーハンマー装置１４から排気された高圧の排気エアーによって、土砂通路３２、土砂排出空間２８を通じてパイプ２４の上端開口部から地表に勢いよく排出される。

ところで、地下水位が高く、掘削孔が深くなってくると、掘削孔内での水位が高く、大きな水圧となる。前記のように、大きな水圧となると、この水を押し上げるために排気エアーの大きな抵抗となってしまい、換言すれば、排気エアーが良好に排出されないのと同等の状態となってしまい、エアーハンマー装置１４の機能が減殺され、掘削効率が低下してしまう。ときには、反力によって、エアーハンマー装置１４やデバイス１２が浮き上がってしまうほどである。

パイプ２４の上端から大量の水が排出される状態になると、上記のようにエアーハンマー装置１４の機能が減殺されている状況ということになる。
そこで、パイプ２４の上端から大量の水が噴出される状態となった場合には、バルブ４４を開放する。すると、排気パイプ４２が大気に連通するので、エアーハンマー装置１４から排出された高圧の排気ガスの一部は排気パイプ４２、バルブ４４を通じて大気中に放出される。

上記のように、排気パイプ４２を通じて排気エアーの一部が大気に放出されるので、エアーハンマー装置１４は勢いよく作動し、デバイス１２を介してビット装置１３に大きな衝撃力を付与するから、掘削効率は低下しない。
バルブ４４の開放率は、バルブ４４を開放しても、土砂通路３２、土砂排出空間２８を通じて、パイプ２４の上端から土砂の排出が可能な程度の排気エアーが、当該土砂排出側に流れるように、その開放率を決めればよい。すなわち、バルブ４４を開放しても、土砂排出が継続しているか否かを確認しながら、バルブ４４を開け閉めすればよい。実験によれば、土砂排出側への排気エアーの流量を２０％程度、排気パイプ４２から大気中に排気される排気エアーの流量を８０％程度とした場合であっても、土砂の排出が可能となる場合があった。

上記実施の形態では、パイプ２４がデバイス１２に引き連れられて掘削孔内に進入し、掘削終了後は、ビット装置１３をパイプ２４の内径よりも小径となるようにして、パイプ２４を掘削孔内に残したまま、デバイス１２とともにビット装置１３を地表に回収できるもので説明したが、これに限定されるものではない。
すなわち、パイプ２４とともに、デバイス１２、ビット装置１３等を全部回収する、いわゆる素掘りの掘削装置にも本発明を適用できる。この場合、ビット装置１３は、径が拡縮するものでなくともよい。

本実施の形態における掘削装置の概略的な説明図である。 従来の掘削装置の概略的な説明図である。

符号の説明

１２ デバイス
１３ ビット装置
１４ エアーハンマー装置
１６ 供給パイプ
１８ ロータリージョイント
２０ エアーコンプレッサ
２２ モータ
２４ パイプ
２６ カラー
２８ 土砂排出空間
３０ エアー排出孔
３２ 土砂通路
４０ 掘削装置
４２ 排気パイプ
４４ バルブ
４６ ロータリージョイント
４８ パイプ

Claims (3)

1. 下面側にビット装置が取り付けられたデバイスと、
   該デバイスの上面側に作用するエアーハンマー装置と、
   前記エアーハンマー装置にコンプレッサーからの圧縮空気を供給する供給パイプと、
   該供給パイプを軸線を中心として回転させ、前記エアーハンマー装置を介して前記デバイスを軸線を中心として回転させる回転駆動部と、
   前記デバイスに装着され、内周面と前記供給パイプの外周面との間に土砂排出空間を形成するパイプと、
   前記デバイスを貫通してデバイスの下面側に開口し、前記エアーハンマー装置からの排出エアーをデバイス下面側に導くエアー排出孔と、
   前記デバイスに前記土砂排出空間に連通して形成され、デバイス下面側に導かれた排出エアーにより前記ビット装置で掘削された土砂を前記土砂排出空間を通じて外部に排出する土砂通路とを具備する掘削装置において、
   前記供給パイプ内を貫通して配設された排気パイプと、
   該排気パイプから大気中に排出される排気量を調整するバルブとを具備し、
   掘削中に、前記バルブを開放することによって、前記エアーハンマー装置からの排気エアーを前記排気パイプを通じて大気中に一部逃がすことができるようになっていることを特徴とする掘削装置。
2. 前記パイプは、前記デバイスに係合して、デバイスに引き連れられて掘削孔中に進入可能に設けられ、
   前記ビット装置は、掘削時、回動して先端側が前記パイプの外周面より外側に突出して、パイプの外径よりも大きな径の掘削孔の掘削が可能であり、掘削終了後、逆方向に回動されて先端側が前記パイプの内周面よりも内側に回動することにより、パイプを掘削孔内に残したまま、前記デバイスとともに地表に回収可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の掘削装置。
3. 請求項１または２記載の掘削装置を用いる掘削方法において、掘削中、掘削孔内に水が滲出した際に、前記バルブを開放して、前記エアーハンマー装置からの排気エアーを前記排気パイプを通じて大気中に一部逃がすことにより、排気エアーの排出を確保し、エアーハンマー装置から前記デバイスへの衝撃力付与を維持することを特徴とする掘削方法。

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