JP2010101032A - トンネル発破工事の粉塵沈静方法及びそれに用いる噴霧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トンネル発破工事において、粉塵の飛散を低コストで迅速に沈静する。
【解決手段】 切羽２から所定距離の側壁位置に細霧を切羽２へ噴霧する一次噴霧装置３を配置し、発破時の飛石の直撃を受けない位置に細霧を切羽２へ渦巻状に噴霧する二次噴霧装置４を配置する。発破直後に一次噴霧装置３で切羽２へ噴霧し、その細霧で飛散する粉塵を捕捉して地表へ降下させて沈静し、その後二次噴霧装置４を切羽２の方向へ移動させて渦巻状に噴霧し、その細霧で未だ浮遊する微粉塵を捕捉して地表へ降下させて更に沈静する。一次及び二次噴霧時はいずれも送風や換気は行わない。したがって、安価な機器でトンネル１内の全換気を待たずに短時間に粉塵を沈静でき、特に二次噴霧装置４は渦巻状に噴霧するから、細霧が緩やかに飛散して切羽２の前方領域で広範囲に滞留し、粉塵を捕捉し易くなって沈静効果が優れる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トンネル発破工事の粉塵沈静方法及びそれに用いる噴霧装置に関する。

従来のトンネル発破工事の粉塵除去技術が特許文献１，２に開示されている。特許文献１の技術は、排気ファンを備えた伸縮自在の風管を移動可能な台車に搭載し、これをトンネルの長さに応じた台数配置して各風管の前後端同士を接続し、各排気ファンを作動させて発破による粉塵を最前部の風管から吸引して最後部の風管から坑外へ除去するようにしたことを特徴としている。

特許文献２の技術は、送風ファンを備えた伸縮自在の風管をトンネル内に配管し、切羽の近傍位置に集塵機を配置し、送風ファンを作動させて外気を切羽へ向けて送風するとともに発破による粉塵を集塵機で集塵して坑内の空気を浄化できるようにしたことを特徴としている。

ところで、前記の各技術は粉塵を除去するのにその空間の空気をほぼ全て吸引する必要があり、除去に時間を要する問題があった。特に、細かい微粉塵は空気中を浮遊して除去されにくいから、換気が不十分となり易い問題があった。また、前者の技術はトンネルの長さに応じた数の台車が必要で、後者の技術も高価な集塵機を利用するから、いずれも発破工事にコストがかかる問題があった。
特開２００４−６８３７４号公報 特開２００３−３１４２００号公報

本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、粉塵の飛散を低コストで迅速に沈静できるトンネル発破工事の粉塵沈静方法及びそれに用いる噴霧装置を提供することにある。

かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） トンネル工事の発破で飛散した粉塵を沈静する方法であって、切羽から所定距離離れた位置に細霧を切羽へ噴霧する一次噴霧装置を配置し、発破時の飛石の直撃を受けない位置に細霧を切羽へ渦巻状に噴霧する二次噴霧装置を配置し、発破直後に一次噴霧装置で切羽へ噴霧し、その細霧で飛散する粉塵を捕捉して地表へ降下させて沈静し、その後二次噴霧装置を切羽の方向へ移動させ、同二次噴霧装置で切羽へ渦巻状に噴霧して細霧を切羽の前方領域で滞留させ、その細霧で未だ浮遊する微粉塵を捕捉して地表へ降下させて更に沈静することを特徴とする、トンネル発破工事の粉塵沈静方法
２） トンネル外の空気を吸引して切羽へ送風する送風機を配置し、トンネルの坑口に扉を設け、二次噴霧装置の噴霧後に扉を開放して送風機の送風の勢力でトンネル内の空気を坑外へ押し出すように排出して換気するようにした、前記１）記載のトンネル発破工事の粉塵沈静方法
３） 一次噴霧装置及び二次噴霧装置に給水する水を殺菌する殺菌装置を備えた、前記１）又は２）記載のトンネル発破工事の粉塵沈静方法
４） 変形可能な通風ダクトの内部又は後端部に送風ファンを取り付け、高圧水を給水する複数の給水パイプを通風ダクトの吹出口外周位置から吹出方向へ向けて取り付け、各給水パイプの途中位置に給水パイプの高圧水を噴射する複数の噴射ノズルを気流側へ向けて所定間隔をおいて取り付け、送風ファンを台車に搭載し、吊下部材をその中央部で台車の上部に軸支し、吊下部材と通風ダクトの先端部を軸支し、吊下部材の後端にクランクの一端を軸支し、クランクの基端をモータの出力軸に固着し、クランクの動きで通風ダクトが旋回するように向きを変化させて渦巻状に噴霧できるようにした、噴霧装置
５） クランクに吊下部材の後端を軸支する軸穴を複数形成し、軸支位置を異ならせて通風ダクトの旋回半径を変更できるようにした、前記４）記載の噴霧装置
にある。

本発明では、発破直後に一次噴霧装置で切羽へ向けて噴霧すると、その細霧が飛散する粉塵を捕捉して地表へ降下する。大抵の粉塵はこの工程で沈静し、浮遊する粉塵は大幅に減少する。その後、二次噴霧装置で切羽へ向けて渦巻状に噴霧すると、その細霧で未だ浮遊している微粉塵を捕捉して更に沈静される。一次及び二次噴霧時はいずれも送風や換気は行わない。したがって、従来技術と比較して安価な機器でトンネル内の全換気を待たずに短時間に粉塵を沈静できる。特に、二次噴霧装置は渦巻状に噴霧するから、細霧が緩やかに飛散して切羽の前方領域で広範囲に滞留し、粉塵を捕捉し易くなって沈静効果が優れる。

本発明では、トンネル外の空気を吸引して切羽へ送風する送風機を配置すると、坑口の扉を開放して送風機の送風の勢力でトンネル内の空気を坑外へ押し出すように排出して換気され、作業環境をさらに改善できる。送風機には噴霧ノズルを取り付け、その細霧で微粉塵をより短時間に沈静させてもよい。また、トンネルの坑口方向へ送風する小型の排気ファンを複数設置すると、除去方向への送風の勢力が増加し、より短時間に換気できるようになる。また、一次噴霧装置及び二次噴霧装置に給水する水を殺菌する殺菌装置を備えると、作業者の健康に配慮した作業環境にでき、特に河川や池などの水源から給水する場合に効果的である。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。

図１は実施例のトンネル発破工事の粉塵沈静を示す説明図、図２は実施例の一次噴霧装置の説明図、図３は実施例の二次噴霧装置の側面図、図４は実施例の二次噴霧装置の正面図、図５は実施例の二次噴霧装置による噴霧状態を示す説明図、図６は実施例の工程を示すチャートである。

図中、１はトンネル、２は切羽、３は一次噴霧装置、３ａはフレーム、３ｂは噴霧ノズル、３ｃは給水ホース、３ｄは防護カバー、３ｅは噴霧口、３ｆは防護板、３ｇは土嚢、３ｈはホースリール、４は二次噴霧装置、４ａは通風ダクト、４ｂは送風ファン、４ｃは給水パイプ、４ｄは支持部材、４ｅは噴霧ノズル、４ｆは台車、４ｇ車輪、４ｈは吊下部材、４ｉはモータ、４ｊはクランク、４ｋは軸穴、４ｍは給水ホース、４ｎはハンドル、５は給水機、５ａは給水ポンプ、５ｂは給水タンク、５ｃはフィルター、５ｄは防護板、５ｅは操作盤、５ｆはホースリール、６は送風機、７は点火ボックス、８はジャンボ削岩機、９は発破飛石防護装置、Ｄはずりである。

本実施例の一次噴霧装置３は、図２に示すようにフレーム３ａの上端部に３本の噴霧ノズル３ｂを噴霧角度を調整可能に取り付け、各噴霧ノズル３ｂに給水ホース３ｃを接続し、噴霧ノズル３ｂに爆風から防護する噴霧口３ｅ付きの防護カバー３ｄを被覆し、フレーム３ａに爆風から防護する防護板３ｆを取り付け、フレーム３ａの下部に一次噴霧装置３が爆風で吹き飛ばされないように土嚢３ｇを載せている。細霧の粒度は９０〜１００ミクロンで、噴出能力は２８〜３４Ｌ／分である。

二次噴霧装置４は、図３，４に示すように蛇腹状の通風ダクト４ａの後端部に電動の送風ファン４ｂを取り付け、８本の給水パイプ４ｃを通風ダクト４ａの吹出口外周にＵ字状の支持部材４ｄで吹出方向へ向けて取り付け、各給水パイプ４ｃに気流側へ向けた噴射ノズル４ｅを７体取り付けて給水パイプ４ｃと水路を連通させ、各給水パイプ４ｃの後端に給水ホース４ｍを接続し、送風ファン４ｂを台車４ｆに搭載している。

台車４ｆの上部には吊下部材４ｈをその中央部で軸支し、吊下部材４ｈの前端は支持部材４ｄに軸支し、後端はクランク４ｊの一端に軸支し、クランク４ｊの基端をモータ４ｉの出力軸に固着している。モータ４ｉでクランク４ｊを回転させると、吊下部材４ｈがその中央部を支点として回動して通風ダクト４ａの向きを旋回するように変化させる構造となっている。軸穴４ｋは複数形成しており、内側の軸穴４ｋを使用すると通風ダクト４ａの旋回半径が小さくなり、外側の軸穴４ｋを使用すると旋回半径を大きくできる。モータ４ｉの回転数は３０ｒｐｍ（１回転／２秒）である。細霧の粒度は４０〜６０ミクロンで、噴出能力は８〜１８Ｌ／分である。

給水機５は、図２に示すようにノズル水圧８ＭＰａの給水ポンプ５ａと給水タンク５ｂと殺菌機能付きのフィルター５ｃを搭載し、爆風から防護する防護板５ｄを全面に取り付け、一次噴霧装置３と二次噴霧装置４への給水を操作する操作盤５ｅを後部に取り付け、トンネル１外の河川・池・貯水槽等の水源から水を給水し、フィルター５ｃで濾過及び殺菌した後に給水タンク５ｂに貯水し、給水ポンプ５ａで送り出す構造となっている。

本実施例を図１，５，６に基づいて説明する。一次噴霧装置３は切羽２から３５ｍ離れた側壁位置に配置し、二次噴霧装置４はジャンボ削岩機８の後方位置に発破飛石防護装置９を介して配置し、送風機６は切羽２から５０ｍ離れた位置から坑口に渡って常設する。送風機６はその後端部に送風ファン（図示せず）を備えている。給水機５と点火ボックス７は送風機６の下方位置に配置し、一次噴霧装置３の給水ホース３ｃと二次噴霧装置４の給水ホース４ｍを給水機５に接続する。

ジャンボ削岩機８で切羽２に発破孔を複数穿孔して爆薬を装填し、爆薬から伸びるリード線を後方へ引き回して点火ボックス７と結線する。坑口の扉（図示せず）を閉鎖して作業者が点火ボックス７の後方へ退避し、爆薬を爆破させる。発破５秒後に一次噴霧装置３で切羽２へ噴霧し、その細霧で飛散している粉塵を捕足して地表へ降下させる。大抵の粉塵はこの工程で沈静し、浮遊する粉塵は大幅に減少する。

その間に、作業者が二次噴霧装置４を切羽２から６０ｍ離れた位置に移動させて切羽２へ向けて渦巻状に噴霧し、その細霧で未だ浮遊している微粉塵を捕捉して更に沈静し、ずりＤに隠れている粉塵も舞い上がらせて加湿する。通風ダクト４ａはクランク４ｊの動きで旋回するように向きが変化し、細霧が緩やかに飛散して切羽２の前方領域で広範囲に滞留し、微粉塵を均一に捕捉して沈静効果を高める。二次噴霧装置４は移動作業により噴霧までおよそ３分要する。

発破後およそ１１分経過すると、坑口の扉を開放して送風機６を作動させ、トンネル１内の空気を送風の勢力で坑外へ押し出すように除去して換気する。このとき、一次噴霧装置３は停止させ、二次噴霧装置４はモータ４ｉを停止して噴霧方向を送風機６の直前位置へ向けて固定し、そのまま噴霧を数分間継続する。その二次噴霧装置４の細霧は送風機６の送風に乗って切羽２の先端へ飛び、切羽２の高所の奥部まで細霧を十分に行き渡らせて加湿する。その後、二次噴霧装置４は停止させる。

送風はおよそ１時間ほど継続した後、ずりＤを排出して支保工を行い、５〜６時間後に次の発破を行って同様に粉塵を沈静して換気し、以上の工程を繰り返してトンネル１が構築される。トンネル１内の湿度は噴霧で上昇しており、坑壁のコンクリートの表面を保湿して養生効果を高めるとともに、トンネル１内の温度を低下させて作業環境が改善される。

本発明の技術は、トンネル発破工事に利用される。また、二次噴霧装置はコンクリートの吹き付け時に生じる粉塵の沈静にも利用できる。

実施例のトンネル発破工事の粉塵沈静を示す説明図である。 実施例の一次噴霧装置の説明図である。 実施例の二次噴霧装置の側面図である。 実施例の二次噴霧装置の正面図である。 実施例の二次噴霧装置による噴霧状態を示す説明図である。 実施例の工程を示すチャートである。

符号の説明

１ トンネル
２ 切羽
３ 一次噴霧装置
３ａ フレーム
３ｂ 噴霧ノズル
３ｃ 給水ホース
３ｄ 防護カバー
３ｅ 噴霧口
３ｆ 防護板
３ｇ 土嚢
３ｈ ホースリール
４ 二次噴霧装置
４ａ 通風ダクト
４ｂ 送風ファン
４ｃ 給水パイプ
４ｄ 支持部材
４ｅ 噴霧ノズル
４ｆ 台車
４ｇ 車輪
４ｈ 吊下部材
４ｉ モータ
４ｊ クランク
４ｋ 軸穴
４ｍ 給水ホース
４ｎ ハンドル
５ 給水機
５ａ 給水ポンプ
５ｂ 給水タンク
５ｃ フィルター
５ｄ 防護板
５ｅ 操作盤
５ｆ ホースリール
６ 送風機
７ 点火ボックス
８ ジャンボ削岩機
９ 発破飛石防護装置
Ｄ ずり

Claims (5)

1. トンネル工事の発破で飛散した粉塵を沈静する方法であって、切羽から所定距離離れた位置に細霧を切羽へ噴霧する一次噴霧装置を配置し、発破時の飛石の直撃を受けない位置に細霧を切羽へ渦巻状に噴霧する二次噴霧装置を配置し、発破直後に一次噴霧装置で切羽へ噴霧し、その細霧で飛散する粉塵を捕捉して地表へ降下させて沈静し、その後二次噴霧装置を切羽の方向へ移動させ、同二次噴霧装置で切羽へ渦巻状に噴霧して細霧を切羽の前方領域で滞留させ、その細霧で未だ浮遊する微粉塵を捕捉して地表へ降下させて更に沈静することを特徴とする、トンネル発破工事の粉塵沈静方法。
2. トンネル外の空気を吸引して切羽へ送風する送風機を配置し、トンネルの坑口に扉を設け、二次噴霧装置の噴霧後に扉を開放して送風機の送風の勢力でトンネル内の空気を坑外へ押し出すように排出して換気するようにした、請求項１記載のトンネル発破工事の粉塵沈静方法。
3. 一次噴霧装置及び二次噴霧装置に給水する水を殺菌する殺菌装置を備えた、請求項１又は２記載のトンネル発破工事の粉塵沈静方法。
4. 変形可能な通風ダクトの内部又は後端部に送風ファンを取り付け、高圧水を給水する複数の給水パイプを通風ダクトの吹出口外周位置から吹出方向へ向けて取り付け、各給水パイプの途中位置に給水パイプの高圧水を噴射する複数の噴射ノズルを気流側へ向けて所定間隔をおいて取り付け、送風ファンを台車に搭載し、吊下部材をその中央部で台車の上部に軸支し、吊下部材と通風ダクトの先端部を軸支し、吊下部材の後端にクランクの一端を軸支し、クランクの基端をモータの出力軸に固着し、クランクの動きで通風ダクトが旋回するように向きを変化させて渦巻状に噴霧できるようにした、噴霧装置。
5. クランクに吊下部材の後端を軸支する軸穴を複数形成し、軸支位置を異ならせて通風ダクトの旋回半径を変更できるようにした、請求項４記載の噴霧装置。

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