JP2013189775A - 心抜き方法およびそれに用いる破砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】岩盤や岩石などの被破砕物に対する心抜き作業を効率的に実施する。
【解決手段】削孔Ｈの内部に配置される２つの押圧片２を削孔Ｈの内壁Ｈａに向かって移動させて岩盤Ｒの削孔Ｈの周囲に亀裂を与える。この亀裂導入領域を３回繰り返した後、削孔Ｈの内部で内壁Ｈａに突出部２１を噛み込ませた状態、つまり楔部材３を押圧片２の先端側に前進させたまま、破砕装置１が全体的に削孔Ｈから引き抜れる。これにより、上記亀裂導入工程により亀裂ＣＲが導入された領域を含む逆円錐台形状の岩盤領域が岩盤Ｒから取り除かれて削孔Ｈの上方側に逆円錐台形状の空間領域が形成され、広い自由面が得られる。このように、岩盤Ｒへの亀裂ＣＲの導入と亀裂導入領域の除去とが連続的に行われる。その結果、心抜き作業の効率が大幅に高められている。
【選択図】図３

Description

この発明は、岩盤や岩石などの被破砕物に対して心抜き作業を行う心抜き方法およびそれに用いる破砕装置に関するものである。

岩盤や岩石などの被破砕物を効率的に破砕するためには、当該被破砕物に自由面が広く形成されていることが望ましい。そこで、被破砕物に広い自由面を形成するために、例えば特許文献１に記載されている割岩装置を被破砕物に形成した削孔に挿入して作動させて削孔の周囲の被破砕物を心抜きする工法が提案されている。

特開２００２−２７６２７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の割岩装置は最終的に自由面となる箇所に亀裂を発生させるにとどまり、心抜き作業を完了するためには上記亀裂が生じた面よりも表面側の被破砕物を別の破砕装置にて破砕して、これを除去する必要があった。すなわち、この心抜き方法においては、割岩装置を用いて被破砕物に亀裂を発生させる工程と、割岩装置を撤収してから別の破砕装置で被破砕物を破砕する工程とが必要となっており、心抜き作業に多くの時間を要するおそれがあった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、岩盤や岩石などの被破砕物に対する心抜き作業を効率的に実施することが可能な心抜き方法およびそれに適した破砕装置を提供することを目的とする。

この発明にかかる心抜き方法は、岩盤や岩石などの被破砕物の心抜きを行うものであって、上記目的を達成するため、被破砕物に削孔を形成する第１工程と、削孔の内部に複数の押圧片を周方向に配置する第２工程と、複数の押圧片を削孔の内壁に向かって移動させることで、少なくとも１つの押圧片の先端部に設けられた内壁に向かって突出する突出部を削孔の内壁に押圧させて被破砕物に亀裂を生じさせる第３工程と、突出部により亀裂を生じさせた後、突出部を削孔の内壁に噛み込ませた状態で複数の押圧片を削孔から引き抜くことにより、削孔の周囲の被破砕物を取り除く第４工程と、を備えることを特徴としている。

このように構成された発明では、削孔の内部に配置される複数の押圧片が削孔の内壁に向かって移動されると、被破砕物の削孔の周囲が破砕される。このとき、これらの押圧片のうち少なくとも１つには突出部が設けられており、突出部が削孔の内壁に押圧して被破砕物に亀裂を生じさせる。また、削孔の内部で内壁に押圧された突出部は削孔の内壁に噛み込んでおり、その状態で複数の押圧片が削孔から引き抜かれることにより、削孔の周囲の被破砕物が取り除かれる。このように被破砕物への亀裂の導入と亀裂導入領域の除去とが連続的に行われ、心抜き作業を効率的に行うことができる。

ここで、心抜き効率を高めるという観点から言えば、被破砕物の除去を行う前に突出部による亀裂を数多く被破砕物に与えておくのが好適である。というのも、このように数多くの亀裂を導入することで複数の亀裂が互いにつながりやすくなり、亀裂発生箇所から被破砕物を容易に心抜きできるからである。このためには、例えば突出部の個数を増やしてもよいが、複数の押圧片の周方向における位置を変えつつ第３工程を複数回実行してもよい。

また、上記した心抜き方法を実行するにあたっては、次のように構成される破砕装置を用いるのが好適である。つまり、本発明にかかる破砕装置は、上記目的を達成するため、複数の押圧片と、複数の押圧片の間に挿入された状態で削孔の形成方向に移動自在な楔部材と、楔部材を形成方向に進退させる駆動部と、を備え、複数の押圧片の少なくとも１つに突出部が削孔の内壁に向かって突設されて駆動部による楔部材の前進により複数の押圧片が削孔の内壁を押圧して亀裂を生じさせるとともに突出部が削孔の内壁に噛み込み、楔部材が前進した状態のまま複数の押圧片、楔部材および駆動部が一体的に形成方向と反対方向に移動自在であることを特徴としている。

このように構成された発明（破砕装置）では、駆動部が楔部材を前進させて複数の押圧片を削孔の内壁を押圧して亀裂を生じさせる。また、突出部が削孔の内壁に噛み込み、その状態のまま複数の押圧片、楔部材および駆動部が一体的に形成方向と反対方向に移動させられると、削孔の周囲の被破砕物が取り除かれる。このように１つの破砕装置で被破砕物への亀裂の導入と被破砕物の亀裂導入領域の除去とを連続的に行うことができ、心抜き作業を効率的に行うことができる。

なお、複数の押圧片の各々が突出部を有するように構成してもよく、これによって１回の楔部材の前進により数多くの亀裂を導入することができ、心抜き作業の効率をさらに高めることができる。

本発明にかかる心抜き方法に用いる破砕装置の一実施形態を示す図である。 図１の破砕装置による心抜き作業を模式的に示す図である。 図１の破砕装置の引き抜き前の様子を模式的に示す図である。 図１の破砕装置による心抜き作業後の様子を模式的に示す図である。 本発明にかかる心抜き方法の他の実施形態を示す図である。

以下、本発明にかかる心抜き方法に用いる破砕装置の構成について説明した後、その破砕装置を用いて行う心抜き方法の一実施形態について説明する。

図１は本発明にかかる心抜き方法に用いる破砕装置の一実施形態を示す図である。この破砕装置１は、図１に示すように、岩盤Ｒに形成した削孔Ｈの内部で周方向に配置される２つの押圧片２を有している。これらの押圧片２は同形状及び同寸法であり、各押圧片２は次のように構成されている。

押圧片２のうち削孔Ｈの内壁Ｈａと対向する面は、削孔Ｈの形成方向Ｚに沿って延びる円弧面を基本形状として構成されている。なお、ここでの円弧面とはその断面が厳密に円の一部である必要はなく、断面が楕円の一部であるような場合も含むものとする。そして、上部約１／３の部分を基端部、残りの下部約２／３の部分を先端部とするが、基端部及び先端部の範囲はこれに限定されるものではない。

上記円弧面のうち、基端部の領域に含まれる基端側円弧面がそのまま基端側押圧面２ａとして構成される。一方、先端部は先端部に行くにしたがって曲率半径が小さくなるように形成されており、２つの押圧片２を組み合わせると、先端部では先端に行くにしたがって先細り形状となっている。ただし、各押圧片２の最先端には削孔Ｈの内壁Ｈａに向かって突出部２１が設けられており、突出部２１の端面が先端側押圧面２ｂとして機能する。なお、この実施形態では、後で説明するように削孔Ｈ内で押圧片２を互いに形成方向Ｚと直交する水平方向に離間移動させると、各押圧片２を削孔Ｈ内で基端側押圧面２ａおよび先端側押圧面２ｂが同時に当接するように構成しているが、同時に当接することは必須ではなく、また心抜き作業の対象範囲が比較的浅い等のケースでは基端側押圧面２ａを設けない態様を採用することも可能である。

また、各押圧片２は基端側押圧面２ａおよび先端側押圧面２ｂと反対側にテーパ面２ｃを有しており、２つの押圧片２はテーパ面２ｃが向かい合うように配設されている。押圧片２がこのように配置されることにより、テーパ面２ｃによって挟まれる空間は押圧片２の先端側ほど細くなる先細り形状となる。この先細り形状の空間に、この空間と同様に先細り形状に構成された楔部材３が挿入される。

楔部材３は、油圧シリンダ４に油を給排することにより図１の上下方向Ｚに進退移動するピストンロッド５に連結されている。このため、油圧シリンダ４に油を供給すると、ピストンロッド５とともに楔部材３は押圧片２の先端側（図１の下向側）に移動し、押圧片２が水平方向に互いに離間移動されて削孔Ｈの内壁Ｈａに押圧力を作用させる。このように、本実施形態では、油圧シリンダ４およびピストンロッド５が本発明の「駆動部」として機能している。

このように破砕装置１は、２つの押圧片２、楔部材３、油圧シリンダ４およびピストンロッド５を主たる構成要素として有しており、支持部材６により一体的に移動自在となっている。すなわち、支持部材６は、図１に示すように、下端部で各押圧片２を削孔Ｈの形成方向Ｚに対して直交する水平方向に移動自在に支持するとともに、上端部で油圧シリンダ４を保持している。また、図１への図示を省略しているが、支持部材６には吊上フックなどの取付金具が固定されており、ワイヤー等の連結部材により図示しない作業車両のアームの先端部に取り付けられる。そして、ワイヤー等で吊り上げられた状態で押圧片２の先端部が削孔Ｈの内部に挿入され、また次に説明するように岩盤Ｒへの亀裂導入が完了した後に削孔Ｈから引き抜かれて削孔Ｈの周囲が取り除かれる。

次に、上記のように構成された破砕装置１を用いて心抜き作業を行う方法について、図２ないし図４を参照しつつ説明する。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面における断面図を時系列で示したものである。ここで、Ａ−Ａ断面は押圧片２の突出部２１の代表断面として位置づけられるものである。また、同図（ａ）は破砕装置１を削孔Ｈにセッティングした後の第１回目の亀裂導入工程を示し、同図（ｂ）は第２回目の亀裂導入工程を示し、同図（ｃ）は全３回の亀裂導入工程を完了した時点を示している。

ワイヤー等で破砕装置１を吊り上げた状態で押圧片２の先端部が削孔Ｈの内部に挿入される。この時点では、押圧片２の基端部においても先端部においても、押圧片２と削孔Ｈの内壁Ｈａとの間にはわずかながら間隙が存在する。そして、楔部材３が押圧片２の先端側に前進することにより２つの押圧片２が削孔Ｈの形成方向Ｚと直交する水平方向Ｘに離間移動され、基端側押圧面２ａが内壁Ｈａに当接して押圧力を作用させるとともに、先端側押圧面２ｂも内壁Ｈａに当接して押圧力を作用させることになる（同図（ａ）参照）。これによって、岩盤Ｒは強い力でＹ方向に引っ張られ、Ｙ方向と直交する方向に亀裂ＣＲを生じさせる（第１回目の亀裂導入工程）。

これに続いて、第２回目の亀裂導入工程を実行する。すなわち、楔部材３が押圧片２の後端側に後退することにより２つの押圧片２による押圧が解除される。そして、同図（ｂ）に示すように、ワイヤー等で吊り下げられた状態の破砕装置１を削孔Ｈ内で図２の紙面で時計回りに約４５゜回転させた後、第１回目の亀裂導入工程（同図（ａ））と同様にして、亀裂ＣＲを発生させる（第２回目の亀裂導入工程）。このように破砕装置１の４５゜回転により基端側押圧面２ａおよび先端側押圧面２ｂはともに第１回目と異なる位置で削孔Ｈの内壁Ｈａを押圧し、亀裂ＣＲの発生位置および伝播方向も第１回目と異なり、しかも一部の亀裂ＣＲは第１回目で発生した亀裂ＣＲにつながる。

第３回目の亀裂導入工程も、第２回目の亀裂導入工程と同様にして実行される。すなわち、楔部材３が押圧片２の後端側に後退することにより２つの押圧片２による押圧が解除された後、ワイヤー等で吊り下げられた状態の破砕装置１を削孔Ｈ内で図２の紙面で時計回りにさらに約４５゜回転させる。そして、楔部材３が押圧片２の先端側に前進することにより２つの押圧片２が削孔Ｈの形成方向Ｚおよび方向Ｘに直交するＹ方向に離間移動され、基端側押圧面２ａが内壁Ｈａに当接して押圧力を作用させるとともに、先端側押圧面２ｂも内壁Ｈａに当接して押圧力を作用させることになる。これによって、岩盤Ｒは強い力で左右方向Ｘに引っ張られ、左右方向Ｘと直交する方向に亀裂ＣＲを生じさせる（第３回目の亀裂導入工程）。

こうして第３回目の亀裂導入工程が完了した時点では、複数の亀裂ＣＲが相互につながった状態で形成されている。つまり、削孔Ｈを中心とする一定の亀裂導入領域内で多くの亀裂ＣＲが形成され、その周囲との結合が弱まっている。また、突出部２１が削孔Ｈの内壁Ｈａに噛み込んでおり、上記亀裂導入領域の最下端部に位置している。なお、この段階で内壁Ｈａへの突出部２１の噛み込み量が少ない場合には、例えば図３に示すように、楔部材３を押圧片２の先端側にさらに前進させて突出部２１をしっかりと内壁Ｈａに噛み込ませてもよい。このように最終的な楔部材３の移動量をそれまでの移動量よりも大きくしてもよい。

次に、このように突出部２１を内壁Ｈａに噛み込ませた状態のまま、つまり楔部材３を押圧片２の先端側に前進させたまま、図示しない作業車両により破砕装置１全体を削孔Ｈから引き抜く（除去工程）。このとき、突出部２１が噛み込んでいる位置から岩盤Ｒの表面に向かって圧縮力が作用して新たな亀裂ＣＲを発生させながら上記亀裂導入工程により亀裂ＣＲが導入された領域を含む逆円錐台形状の岩盤領域（図４の空間領域ＡＲに相当する領域）が岩盤Ｒから取り除かれて削孔Ｈの上方側に逆円錐台形状の空間領域ＡＲが形成され、広い自由面が得られる。なお、さらに自由面を形成方向Ｚに広げる必要がある場合には、上記亀裂導入工程および除去工程を繰り返せばよい。

以上のように、本実施形態によれば、削孔Ｈの内部に配置される２つの押圧片２を削孔Ｈの内壁Ｈａに向かって移動させて岩盤Ｒの削孔Ｈの周囲に亀裂を与えた後で、削孔Ｈの内部で内壁Ｈａに突出部２１を噛み込ませた状態で破砕装置１が全体的に削孔Ｈから引き抜れている。このように、岩盤Ｒへの亀裂ＣＲの導入と亀裂導入領域の除去とが連続的に行われる。その結果、心抜き作業の効率が大幅に高められている。

また、本実施形態では、２つの押圧片２を削孔Ｈ内において等角度間隔（４５゜）で回転させながら亀裂導入工程を繰り返しているため、削孔Ｈの周囲全体に多くの亀裂ＣＲを導入することができる。また、各押圧片２に突出部２１を設けているため、一回の亀裂導入工程で削孔Ｈの内壁Ｈａに多くの亀裂ＣＲを導入することができるのみならず、亀裂導入領域の最下端部を複数の水平方向から支持して亀裂導入領域を確実に、効率的に除去することが可能となっている。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能であり、以下のように構成してもよい。

上記実施形態においては、押圧片２の数を２つ、基端側押圧面２ａの周方向における総数を２つ、先端側押圧面２ｂの周方向における総数を２つとしたが、これに限定されることはない。例えば、図５に示すように、押圧片２の数を４つ、先端側押圧面２ｂの周方向における総数を４つとしてもよく、この実施形態では、一回の亀裂導入工程で互いに異なる４方向に亀裂ＣＲを導入することができ、図２に示す実施形態に比べて少ない亀裂導入工程の数で心抜き作業を行うことができる。

また、上記実施形態においては、各押圧片２は同形状及び同寸法であり、各押圧片２に設ける突出部２１の個数も同一であるが、これは本発明の必須事項ではなく、各押圧片２の形状、寸法や突出部２１の個数についても互いに異なってもよい。

また、上記実施形態では、亀裂導入工程を２回または３回行っているが、亀裂導入工程の回数はこれらに限定されるものではなく、任意である。

さらに、図２に示す実施形態では４５゜間隔で、また図５に示す実施形態では９０゜間隔で破砕装置１を削孔Ｈ内で回転させているが、その回転角度についても任意である。

この発明は、岩盤や岩石などの被破砕物に対して心抜き作業を行う心抜き方法およびそれに用いる破砕装置全般に適用可能である。

１…破砕装置
２…押圧片
２ａ…基端側押圧面
２ｂ…先端側押圧面
２ｃ…テーパ面
３…楔部材
４…油圧シリンダ（駆動部）
５…ピストンロッド（駆動部）
２１…突出部
ＣＲ…亀裂
Ｈ…削孔
Ｈａ…（削孔の）内壁
Ｒ…岩盤
Ｚ…（削孔の）形成方向

Claims (4)

1. 岩盤や岩石などの被破砕物の心抜きを行う心抜き方法であって、
   前記被破砕物に削孔を形成する第１工程と、
   前記削孔の内部に複数の押圧片を周方向に配置する第２工程と、
   前記複数の押圧片を前記削孔の内壁に向かって移動させることで、少なくとも１つの押圧片の先端部に設けられた前記内壁に向かって突出する突出部を前記削孔の内壁に押圧させて前記被破砕物に亀裂を生じさせる第３工程と、
   前記突出部により前記亀裂を生じさせた後、前記突出部を前記削孔の内壁に噛み込ませた状態で前記複数の押圧片を前記削孔から引き抜くことにより、前記削孔の周囲の前記被破砕物を取り除く第４工程と、
   を備えることを特徴とする心抜き方法。
2. 前記複数の押圧片の前記周方向における位置を変えつつ前記第３工程を複数回実行した後、前記第４工程を実行する請求項１に記載の心抜き方法。
3. 請求項１または２に記載の心抜き方法に用いられる破砕装置であって、
   前記複数の押圧片と、
   前記複数の押圧片の間に挿入された状態で前記削孔の形成方向に移動自在な楔部材と、
   前記楔部材を前記形成方向に進退させる駆動部と、を備え、
   前記複数の押圧片の少なくとも１つに前記突出部が前記削孔の内壁に向かって突設されて前記駆動部による前記楔部材の前進により前記複数の押圧片が前記削孔の内壁を押圧して亀裂を生じさせるとともに前記突出部が前記削孔の内壁に噛み込み、
   前記楔部材が前進した状態のまま前記複数の押圧片、前記楔部材および前記駆動部が一体的に前記形成方向と反対方向に移動自在であることを特徴とする破砕装置。
4. 前記複数の押圧片の各々が前記突出部を有する請求項３に記載の破砕装置。

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