JP2014224387A - Wedge type chisel, crushing method, and crusher - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物に形成される削孔に対して先細り形状を有する楔型チゼルの先端を押し込んで削孔の周囲を破砕する技術、特に被破砕物の破砕に適した楔型チゼル、ならびに当該楔型チゼルを用いる破砕方法および破砕装置に関するものである。 The present invention relates to a technique for crushing the periphery of a hole by pushing the tip of a wedge-shaped chisel having a tapered shape into a hole formed in an object to be crushed such as rock, rock, concrete structure, etc. The present invention relates to a wedge-type chisel suitable for crushing, and a crushing method and apparatus using the wedge-type chisel.
従来、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物を破砕する作業には、バックホウ等の建設車両のアームに油圧ブレーカー等の破砕装置を装着し、鋭角に形成されたチゼルの先端部を被破砕物の表面に当接させるとともに、往復動するピストンでチゼルの後端部を打撃することによりチゼルを被破砕物の方向に前進させる。このとき、ピストンでの打撃によって被破砕物の方向に進行する圧縮の応力波が発生し、それが被破砕物に到達して被破砕物を破砕する。この破砕技術では、上記したように圧縮の応力波を用いて岩盤などの破砕を実行しているため、次のような問題があった。まず第1に、被破砕物を破砕する際に大きな打撃音が発生してしまい、特に住宅地に近い現場では当該打撃音は騒音という環境問題を引き起こす場合があった。 Conventionally, for crushing objects to be crushed, such as bedrock, rock, concrete structures, etc., a crushing device such as a hydraulic breaker is attached to the arm of a construction vehicle such as a backhoe, and the tip of the chisel formed at an acute angle is covered. The chisel is advanced in the direction of the object to be crushed by contacting the surface of the crushed object and striking the rear end of the chisel with a reciprocating piston. At this time, a compression stress wave that travels in the direction of the object to be crushed is generated by striking the piston, which reaches the object to be crushed and crushes the object to be crushed. This crushing technique has the following problems because crushing of a rock mass or the like is performed using a compressive stress wave as described above. First of all, a loud percussion sound is generated when the object to be crushed is crushed, and the percussion sound may cause an environmental problem of noise particularly at a site close to a residential area.
また、岩盤などは圧縮応力に対して極めて高い耐力を有しており、圧縮の応力波を用いた従来技術では硬度の高い岩盤や岩石などを容易に破砕することができず、単位時間当たりの破砕除去することができる量は一日当たり41立方メートル程度に止まっている。このようにエネルギーおよび作業性において非効率な面があり、改善の余地があった。 In addition, the rock mass has extremely high proof stress against compressive stress, and the conventional technology using the stress wave of compression cannot easily crush the rock mass or rock with high hardness. The amount that can be crushed and removed is only about 41 cubic meters per day. As described above, there is an inefficient aspect in terms of energy and workability, and there is room for improvement.
そこで、本願出願人は、被破砕物を広範囲にわたって効率的に破砕する技術として、先細り形状を有する楔型チゼルを用いた破砕技術を提案してきた(特許文献1〜特許文献3)。これらの特許文献1〜3に記載の発明は、被破砕物に対して削孔を形成し、次のように構成された楔型チゼルの先端を当該削孔に押し込んで削孔の周囲を破砕するものである。この楔型チゼルは、先端端面が削孔の内径よりも小さな第1の外径を有するとともに先端端面から後端に進むにしたがって外径が大きくなり削孔の内径よりも大きな第2の外径となる傾斜面を有している。そして、楔型チゼルの先端を削孔の内部に挿入すると、傾斜面が削孔の内壁に当接する。その当接状態で往復動するピストンによりチゼルの後端を打撃すると、削孔の周囲では、削孔からピストンの往復方向とほぼ直交する方向に引張応力が被破砕物に作用し、その結果、削孔の周囲が破砕される。この本願出願人が提案してきた技術によれば、打撃音を大幅に低下させて現場周辺の環境に配慮した工事を行うことができる。しかも、単位時間当たりに破砕できる量も、一日当たり例えば181立方メートル程度にも達し、大容量の被破砕物を短時間で破砕することが可能となっている。
Therefore, the applicant of the present application has proposed a crushing technique using a wedge-shaped chisel having a tapered shape as a technique for efficiently crushing an object to be crushed over a wide range (
ところで、上記のように先細り形状の楔型チゼルを削孔に挿入した場合、傾斜面が削孔の内壁に噛み込むことがある。また、ピストンによりチゼルの後端を打撃して楔型チゼルの先端を削孔に押し込む間に、傾斜面が削孔の内壁に噛み込むこともある。このような噛み込み現象が発生すると、楔型チゼルを削孔から容易に抜き取ることが難しく、抜取作業途中で楔型チゼルが折れてしまうという不具合が発生することもあった。そのため、噛み込み現象が発生すると、楔型チゼルによる破砕作業を中断し、従来から周知の油圧ブレーカー等によりチゼルが噛み込んだ削孔の周囲を掘り起こし、楔型チゼルを回収した上で破砕作業を継続する必要があった。このように楔型チゼルの噛み込みが発生すると、作業効率が大幅に低下して施工コストの増大を招いてしまう。 By the way, when the tapered wedge-shaped chisel is inserted into the drilling hole as described above, the inclined surface may bite into the inner wall of the drilling hole. Further, the slanted surface may bite into the inner wall of the drilling hole while hitting the rear end of the chisel with the piston and pushing the tip of the wedge-shaped chisel into the drilling hole. When such a biting phenomenon occurs, it is difficult to easily remove the wedge-type chisel from the hole, and there is a problem that the wedge-type chisel breaks during the extraction operation. Therefore, when the biting phenomenon occurs, the crushing operation by the wedge type chisel is interrupted, and the crushing operation is carried out after collecting the wedge type chisel by digging up the periphery of the drilled hole by the conventionally known hydraulic breaker or the like. There was a need to continue. When the wedge-shaped chisel bites in this way, the work efficiency is greatly reduced, and the construction cost is increased.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、削孔に楔型チゼルが噛み込むのを抑制して楔型チゼルによる破砕作業の効率を高めることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress the wedge-type chisel from biting into the hole and increase the efficiency of the crushing work by the wedge-type chisel.
本発明は、先端に向かって先細り形状の第1割岩部を有し、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物に対して第1方向に形成された削孔に先端が押し込まれることによって第1割岩部の側面が削孔の内壁を第1方向と直交する第2方向に押圧して削孔の周囲を割岩する楔型チゼル、当該楔型チゼルを用いて削孔の周囲を破砕する破砕方法および破砕装置に関するものである。 The present invention has a first split rock portion tapered toward the tip, and the tip is pushed into a drilling hole formed in a first direction with respect to an object to be crushed, such as a rock, a rock, or a concrete structure. A wedge-type chisel that splits the periphery of the drilling hole by pressing the inner wall of the drilling hole in a second direction orthogonal to the first direction by the side face of the first swarf rock portion, and crushing the periphery of the drilling hole using the wedge-shaped chisel The present invention relates to a crushing method and a crushing apparatus.
本発明にかかる楔型チゼルは、第1割岩部よりも先端側にクラック導入部が設けられ、クラック導入部は、先端側の外径が削孔の内径よりも小さく後端側に進むにしたがって外径が大きくなり後端側の外径が削孔の内径よりも大きくなるように傾斜したクラック導入面を有し、第1方向に対するクラック導入面の傾斜角が第1方向に対する第1割岩部の側面の傾斜角よりも大きいことを特徴としている。 The wedge-type chisel according to the present invention is provided with a crack introducing portion on the front end side from the first crushed rock portion, and the crack introducing portion is smaller in outer diameter on the front end side than the inner diameter of the drilling hole and proceeds toward the rear end side. The crack introduction surface is inclined so that the outer diameter becomes larger and the outer diameter on the rear end side becomes larger than the inner diameter of the drilling hole, and the inclination angle of the crack introduction surface with respect to the first direction is the first split rock portion with respect to the first direction. It is characterized by being larger than the inclination angle of the side surface.
また、本発明にかかる破砕方法の第1態様は、上記楔型チゼルを準備する工程と、楔型チゼルの先端を削孔に挿入してクラック導入面を削孔の開口の周辺部に当接させた後で楔型チゼルを第1方向に押し込んで削孔の周囲にクラックを導入するクラック導入工程と、クラック導入工程に続いて、楔型チゼルを第1方向に押し込むことでクラック導入部により削孔の周囲にクラックを追加導入しながら追加導入されたクラックよりも削孔の開口側で第1割岩部により削孔の周囲を割岩する処理を繰り返す割岩工程とを備えることを特徴としている。 The first aspect of the crushing method according to the present invention includes a step of preparing the wedge-shaped chisel, a tip of the wedge-shaped chisel is inserted into the drilling hole, and a crack introduction surface is brought into contact with a peripheral portion of the opening of the drilling hole A crack introducing step of pushing the wedge-shaped chisel in the first direction after introducing the crack, and introducing a crack around the hole, and, following the crack introducing step, the wedge-shaped chisel is pushed in the first direction by the crack introducing portion. It is characterized by comprising a split rock process that repeats the process of splitting the periphery of the drilling hole by the first split rock portion on the opening side of the drilling hole while introducing additional cracks around the drilling hole.
また、本発明にかかる破砕方法の第2態様は、上記楔型チゼルの第1割岩部に第2割岩部が設けられ、第2割岩部は、第1割岩部の側面から突設される少なくとも1本以上の突起部材を有し、削孔に押し込まれることによって第1割岩部の側面に続いて突起部材が削孔の内壁と当接し、第2方向と異なる第3方向に押圧して削孔の周囲を割岩する楔型チゼルを用いるものである。その特徴は、当該楔型チゼルを準備する工程と、楔型チゼルの先端を削孔に挿入してクラック導入面を削孔の開口の周辺部に当接させた後で楔型チゼルを第1方向に押し込んで削孔の周囲にクラックを導入するクラック導入工程と、クラック導入工程に続いて、楔型チゼルを第1方向に押し込むことでクラック導入部により削孔の周囲にクラックを追加導入しながら追加導入されたクラックよりも削孔の開口側で第1割岩部および第2割岩部により削孔の周囲を割岩する処理を繰り返す割岩工程とを備えることである。 Moreover, the 2nd aspect of the crushing method concerning this invention is provided with a 2nd rock formation part in the 1st rock formation part of the said wedge-shaped chisel, and a 2nd rock formation part protrudes from the side surface of a 1st rock formation part at least. Having one or more projecting members, the projecting member comes into contact with the inner wall of the drilling hole following the side surface of the first swarf rock by being pushed into the drilling hole, and is pressed in a third direction different from the second direction for cutting. A wedge-shaped chisel that divides the perimeter of the hole is used. The feature is that the wedge-type chisel is prepared, and the wedge-type chisel is first inserted after the tip of the wedge-type chisel is inserted into the hole and the crack introduction surface is brought into contact with the peripheral portion of the opening of the hole. Introducing a crack around the hole by pushing the wedge-shaped chisel in the first direction following the crack introduction process However, it is provided with a split rock process that repeats the process of splitting the periphery of the drill hole by the first split rock part and the second split rock part on the opening side of the drill hole from the additionally introduced crack.
また、本発明にかかる破砕方法の第3態様は、クラック導入部よりも先端側で支持部が第1方向に延設され、支持部は削孔に挿入自在である楔型チゼルを用いて第1方向に延びる削孔が複数個形成された岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物を破砕するものである。その特徴は、当該楔型チゼルを複数本準備する工程と、複数の削孔のうち少なくとも2つの削孔のそれぞれに、支持部が挿入されてクラック導入面が削孔の開口の周辺部に当接した状態に楔型チゼルを設置するチゼル設置工程と、削孔に設置された楔型チゼルを順次第1方向に押し込むことで、楔型チゼルが設置された各削孔において楔型チゼルがクラック導入部により削孔の周囲にクラックを追加導入しながら追加導入されたクラックよりも削孔の開口側で第1割岩部により削孔の周囲を割岩する処理を繰り返す割岩工程とを備えることである。 Further, the third aspect of the crushing method according to the present invention uses a wedge-type chisel that has a support portion extending in the first direction on the tip side from the crack introduction portion, and the support portion can be inserted into the drilling hole. It crushes objects to be crushed, such as bedrock, rocks, concrete structures, etc., in which a plurality of drill holes extending in one direction are formed. The feature is that a plurality of wedge-shaped chiseles are prepared and a support portion is inserted into each of at least two of the plurality of drilling holes so that the crack introduction surface is in contact with the peripheral portion of the opening of the drilling hole. The chisel installation process in which the wedge-shaped chisel is installed in the contact state, and the wedge-shaped chisel is cracked in each drilling hole in which the wedge-shaped chisel is installed by sequentially pushing the wedge-shaped chisel installed in the drilling hole in the first direction. A cracking step that repeats the process of splitting the periphery of the drilling hole by the first split rock part on the opening side of the drilling hole than the additionally introduced crack while introducing the crack around the drilling hole by the introduction part. .
また、本発明にかかる破砕装置の第1態様は、上記楔型チゼルと、楔型チゼルの後端を打撃するピストンとを備え、楔型チゼルの先端が削孔に挿入されてクラック導入面が削孔の開口の周辺部に当接した状態でピストンの打撃により楔型チゼルを第1方向に押し込んで削孔の周囲にクラックを導入した後、ピストンにより楔型チゼルを第1方向にさらに押し込んで、クラック導入部により削孔の周囲にクラックを追加導入しながら追加導入されたクラックよりも削孔の開口側で第1割岩部により削孔の周囲を割岩する処理を繰り返して削孔の周囲を破砕することを特徴としている。 A first aspect of the crushing device according to the present invention includes the wedge-type chisel and a piston that strikes the rear end of the wedge-type chisel, and the tip of the wedge-type chisel is inserted into the drilling hole so that a crack introduction surface is provided. The wedge-shaped chisel is pushed in the first direction by striking the piston while in contact with the peripheral portion of the opening of the drilling hole to introduce cracks around the drilling hole, and the wedge-shaped chisel is further pushed in the first direction by the piston. Then, the process of splitting the periphery of the drilling hole by the first split rock part is repeated on the opening side of the drilling hole from the additionally introduced crack while introducing the crack around the drilling hole by the crack introducing part. It is characterized by crushing.
さらに、本発明にかかる破砕装置の第2態様は、上記楔型チゼルの第1割岩部に第2割岩部が設けられ、第2割岩部は、第1割岩部の側面から突設される少なくとも1本以上の突起部材を有し、削孔に押し込まれることによって第1割岩部の側面に続いて突起部材が削孔の内壁と当接し、第2方向と異なる第3方向に押圧して削孔の周囲を割岩する楔型チゼルを用いるものである。その特徴は、当該楔型チゼルと、楔型チゼルの後端を打撃するピストンとを備え、楔型チゼルの先端が削孔に挿入されてクラック導入面が削孔の開口の周辺部に当接した状態でピストンの打撃により楔型チゼルを第1方向に押し込んで削孔の周囲にクラックを導入した後、ピストンにより楔型チゼルを第1方向にさらに押し込んで、クラック導入部により削孔の周囲にクラックを追加導入しながら追加導入されたクラックよりも削孔の開口側で第1割岩部および第2割岩部により削孔の周囲を割岩する処理を繰り返して削孔の周囲を破砕することを特徴としている。 Furthermore, in the second aspect of the crushing apparatus according to the present invention, a second burial rock portion is provided in the first burial rock portion of the wedge-shaped chisel, and the second burial rock portion protrudes from a side surface of the first burial rock portion. Having one or more projecting members, the projecting member comes into contact with the inner wall of the drilling hole following the side surface of the first swarf rock by being pushed into the drilling hole, and is pressed in a third direction different from the second direction for cutting. A wedge-shaped chisel that divides the perimeter of the hole is used. Its features include the wedge-shaped chisel and a piston that strikes the rear end of the wedge-shaped chisel. The tip of the wedge-shaped chisel is inserted into the drilling hole, and the crack introduction surface abuts the periphery of the opening of the drilling hole. In this state, the wedge-shaped chisel is pushed in the first direction by striking the piston to introduce cracks around the hole, and the wedge-type chisel is further pushed in the first direction by the piston, and the crack introduction part surrounds the hole. While the cracks are additionally introduced, the process of splitting the periphery of the drilling hole with the first and second split rocks is repeated on the opening side of the drilling hole than the newly introduced crack to crush the periphery of the drilling hole. It is a feature.
以上のように、本発明によれば、楔型チゼルには第1割岩部よりもチゼル先端側にクラック導入部が設けられている。したがって、楔型チゼルの先端を削孔に押し込むと、上記クラック導入部のクラック導入面が削孔の内壁と当接して削孔の周囲にクラックを発生させる。ここで、上記楔型チゼルでは、第1方向に対するクラック導入面の傾斜角が第1方向に対する第1割岩部の側面の傾斜角よりも大きいため、クラック導入面が削孔に噛み込む可能性は大幅に低下している。したがって、クラック導入部の削孔への噛み込みを抑制しながら楔型チゼルの削孔への押し込みと並行して削孔の周囲にクラックが順次導入される。また、クラック導入部の後で第1割岩部が押し込まれて上記のようにクラックが導入された削孔の内壁を第1割岩部の側面が押圧して割岩処理を行う。このため、第1割岩部の側面が削孔に噛み込む可能性は大幅に低下する。その結果、楔型チゼルが削孔に噛み込むのを効果的に抑制しながら楔型チゼルによる破砕作業を効率的に行うことができる。 As described above, according to the present invention, the wedge-type chisel is provided with the crack introducing portion on the tip end side of the chisel with respect to the first split rock portion. Therefore, when the tip of the wedge-shaped chisel is pushed into the drilling hole, the crack introducing surface of the crack introducing portion comes into contact with the inner wall of the drilling hole and generates a crack around the drilling hole. Here, in the wedge-shaped chisel, the inclination angle of the crack introduction surface with respect to the first direction is larger than the inclination angle of the side surface of the first calcite portion with respect to the first direction. It has dropped significantly. Therefore, cracks are sequentially introduced around the hole in parallel with the pushing of the wedge-shaped chisel into the hole while suppressing the biting of the crack introduction part into the hole. Further, after the crack introduction part, the first rock formation part is pushed in and the side wall of the first rock formation part presses the inner wall of the drilling hole in which the crack is introduced as described above to perform the rock formation treatment. For this reason, the possibility that the side surface of the first rock formation bites into the drilling hole is greatly reduced. As a result, the crushing operation by the wedge-type chisel can be efficiently performed while effectively suppressing the wedge-type chisel from biting into the hole.
A.楔型チゼルの基本構成と噛込態様
図1は楔型チゼルの基本構成を示す図である。図1に示す楔型チゼル1Aは特許文献1に記載の破砕方法で使用されるものの一例であり、楔型チゼル1Aの先端を岩盤2に形成された削孔3に押し込むことで削孔3の周囲が破砕される。この明細書では、後の説明のために、図1に示すようにXYZ座標軸を設定する。ここでは、削孔3の形成方向を「+X」とし、削孔形成方向(+X)と直交する方向のうち削孔3から岩盤2の自由面21に向かう方向を「+Y」とし、方向Xおよび方向Yに直交する方向を「Z」とする。
A. FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a wedge-shaped chisel. A wedge-shaped
楔型チゼル1Aは、削孔3の形成方向(+X)と平行な軸線AXを有する軸体構造を有しており、後端部11が図示を省略する油圧ブレーカーに装着可能となっている。一方、楔型チゼル1Aの先端部12は先端側、(+X)方向側に進むにしたがって外径が減少する、いわゆる先細り形状を有している。より詳しくは、先端部12の後端位置Prは削孔3の内径dよりも大きな外径D12rを有する一方、先端位置Pfでは削孔3の内径dよりも小さな外径D12fを有する。このように先端部12の側面は傾斜面13となっている。このため、後述するように削孔3に楔型チゼル1Aの先端を押し込むと、先端部12の一部が削孔3に入り込んだ状態で傾斜面13が削孔3の内壁を削孔形成方向(+X)と直交する方向に押圧して削孔3の周囲を割岩する。つまり、楔型チゼル1Aの先端部12が本発明の「第1割岩部」に相当している。
The wedge-shaped
また、先端部12の側面には、軸線AXに沿って2つの切欠部14が軸線AXを挟んで対称となるように形成され、傾斜面13を2つの当接面131、132に分離している。このように楔型チゼル1Aの傾斜面13には、2個の当接面131、132が軸線AXに対して略対称に設けられている。なお、以下において、先端部(第1割岩部)12の側面、つまり傾斜面13が方向Xに対して傾斜している角度を「第1傾斜角θ13」と称する。
Further, two
図2は図1の楔型チゼルを用いて岩盤を破砕する破砕方法を模式的に示す図である。図1に示す楔型チゼル1Aの先端を削孔3に挿入すると、図2(a)に示すように、当接面131、132がそれぞれ削孔3の内壁に係止される。そして、油圧ブレーカーのピストン(図示省略)を軸線AXと略平行に往復動させて楔型チゼル1Aの後端部11を打撃すると、楔型チゼル1Aの先端が削孔3に押し込まれる。このとき、削孔3からY方向に引張応力が図中の白抜き矢印で示すように削孔3の内壁に作用し、楔型チゼル1Aの押込量Hと第1傾斜角θ13とで決まる距離だけ先端部(第1割岩部)12が削孔3の内壁の自由面側、つまり(+Y)方向側を押し遣り、削孔3から亀裂KがZ方向に発生する(図2(b))。そして、押込量Hが一定値Hcに達すると、図2(c)に示すように、亀裂KがさらにZ方向に延びるとともに岩盤2の内部で削孔3から自由面21に向かって亀裂が入って割岩され、その結果、破砕部22がブロック状で岩盤2から分離されて岩盤2からの破砕除去が容易となり、例えばリッパー(Ripper)などの重機を用いて簡単に除去可能となっている。このような処理を繰り返すことで岩盤2の深部まで自由面21側の被破砕領域を破砕することができる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a crushing method for crushing the rock mass using the wedge-shaped chisel of FIG. When the tip of the wedge-shaped
このように楔型チゼル1Aを用いて削孔3からY方向の引張応力を岩盤2に対して作用させて割岩し、削孔3の周囲を破砕しているので、岩盤2を少ないエネルギーで効率的に破砕することが可能となっている。ここで、割岩するのに十分な引張応力を発生させるためには、第1傾斜角θ13を比較的小さな値に設定するのが望ましい。というのも、傾斜面13が削孔3の周囲に与える応力は引張応力と圧縮応力の2種類であるが、第1傾斜角θ13が比較的小さい場合には主として引張応力が与えられ、優れた効率で割岩を行うことができるが、角度が大きくなるにしたがって圧縮応力が徐々に大きくなり、引張応力の割合が小さくなり、割岩効率が低下するからである。
In this way, the wedge-shaped
一方、第1傾斜角θ13が小さくなるにしたがってチゼル1Aの傾斜面13(当接面131、132)が削孔3に噛み込み易くなる。そこで、本願発明者は、第1傾斜角θ13が互いに異なる楔型チゼル1Aを製作し、それらの楔型チゼル1Aで種々の岩盤2を破砕したところ、次のような知見を得た。まず、噛み込みの発生位置は、削孔3の開口部に限定されるものではなく、図2(b)に示すように押込量Hが図2(c)の破砕状態を得るのに必要な押込量Hcに達する前に発生したり、あるいは図2(c)の破砕状態となって新たな破砕境界面23で噛み込みが発生することがあった。つまり、図1の楔型チゼル1Aを用いて破砕作業を行う限り、押込量Hの大小を問わず、破砕作業中に突然に噛み込みが発生する可能性がある。
On the other hand, as the first inclination angle θ13 becomes smaller, the inclined surface 13 (contact surfaces 131 and 132) of the
また、第1傾斜角θ13が一定角度以上では、噛み込みが発生しないことが確認された。なお、このように噛み込みが発生しなくなる臨界角度を本明細書では「噛込臨界角度θcr」と称するが、噛込臨界角度θcrは岩盤2の性状(硬度、風化状態、固結状態、節理の状態など)によって異なることが確認された。 Further, it was confirmed that the biting does not occur when the first inclination angle θ13 is equal to or larger than a certain angle. In this specification, the critical angle at which the biting does not occur is referred to as “the biting critical angle θcr”. The biting critical angle θcr is the property of the rock mass 2 (hardness, weathered state, consolidated state, joint state). It was confirmed that it differs depending on the state of the
さらに、先端部(第1割岩部)12で割岩する前に削孔3の周囲にクラックが導入されていると、噛込臨界角度θcrよりも小さな第1傾斜角θ13を有する楔型チゼル1Aであっても噛み込みが発生しないことも確認された。
Further, if cracks are introduced around the
そこで、上記知見に基づき、本願発明者は割岩処理を行う第1割岩部よりも先端側にクラック導入部を設けることで楔型チゼルの削孔への噛み込みを抑制することが可能であるとの結論を得た。そして、以下に説明するクラック導入部付きの楔型チゼルを創作するとともに、当該楔型チゼルを用いる破砕技術を創作した。 Therefore, based on the above knowledge, the inventor of the present application can suppress the wedge-type chisel from biting into the drilled hole by providing a crack introduction portion on the tip side of the first rock formation portion that performs the split rock treatment. The conclusion was obtained. And while creating the wedge type chisel with a crack introduction part demonstrated below, the crushing technique using the said wedge type chisel was created.
B.第1実施形態
図3は本発明にかかる楔型チゼルの第1実施形態を示す図である。この楔型チゼル1Bが図1の楔型チゼル1Aと大きく相違する点は、楔型チゼル1Aの先端部に相当して同一の機能(割岩機能)を発揮する第1割岩部12よりも先端側、つまり(+X)方向側にクラック導入部15が設けられており、楔型チゼル1Bの最先端位置に位置している点である。なお、その他の構成は基本的に楔型チゼル1Aと同一である。したがって、クラック導入部15の構成を中心に説明し、同一または相当する構成については同一符号を付して説明を省略する。
B. First Embodiment FIG. 3 is a view showing a first embodiment of a wedge-type chisel according to the present invention. The wedge-shaped
このクラック導入部15は、先端側の外径Dfが削孔3の内径dよりも小さく後端側に進むにしたがって外径が大きくなり後端側の外径Drが削孔3の内径dよりも大きくなるように傾斜したクラック導入面16を有するとともに、当該クラック導入面16は2つの切欠部14によって第1割岩部12の側面、つまり傾斜面13と同様に2つの当接面161、162に分離されている。このように当接面161、162も、軸線AXに対して傾斜面13の当接面131、132と同一配置で略対称に設けられており、第1実施形態では、当接面131、132が本発明の「第1当接面」に相当し、当接面161、162が本発明の「第2当接面」に相当している。また、方向Xに対するクラック導入面16の傾斜角θ16が第1割岩部12の側面の傾斜角θ13よりも大きくなるように、クラック導入部15は設けられている。
The
図4は図3の楔型チゼルを装備する破砕装置の一例である油圧ブレーカーの使用態様を示す図である。この油圧ブレーカー5は図4に示すようにバックホウ等の建設車両40のアーム41にブラケット42を介して取り付けられている。
FIG. 4 is a view showing a usage mode of a hydraulic breaker which is an example of a crushing apparatus equipped with the wedge-shaped chisel of FIG. The
この油圧ブレーカー5はブラケット42に支持されるブレーカー本体(図示省略)を備えている。また、このブレーカー本体は、中央部にシリンダ51を有している。そして、不図示の油圧供給源から切換弁を介してシリンダ51へ圧油を供給することにより、シリンダ51内に摺嵌されるピストン52が軸方向に前後進可能になっている。
The
ブレーカー本体の先端部(図4の下方側端部)には、チゼル1Bの軸線AXがピストン52の往復軸と同軸線上となるようにチゼル1Bの後端部11が挿着され、このチゼル1Bの後端面とピストン52との間に打撃室が形成されている。そして、ブレーカー本体の先端部内では、上記ピストン52の打撃によってチゼル1Bが軸線AXの方向、つまりX方向に所定距離の往復移動が可能になっている。なお、図4中の符号43は、ピストン52の打撃時に発生する作動音が騒音として周囲に伝播するのを抑制する防音カバーである。
The
次に、上記のように構成された油圧ブレーカー5を使用して岩盤2の自由面側を破砕する動作について図5および図6を参照しつつ説明する。図5および図6は図4の油圧ブレーカーによる破砕方法を模式的に示す図である。この第1実施形態では、自由面21から(−Y)方向に離れた位置で内径dの削孔3を形成した(削孔形成工程)後、図5(a)に示すように楔型チゼル1Bの先端を削孔3に挿入し、楔型チゼル1Bの最先端位置に位置するクラック導入面16の当接面161、162を削孔3の開口の周辺部に当接させるとともに、不図示の油圧供給源から切換弁を介してシリンダ51へ圧油を供給することによりピストン52を軸方向に往復動させて楔型チゼル1Bの後端部11を打撃する。これにより、図5(a−2)に示すようにクラック導入部15により削孔3の周囲にクラックCRが導入される。なお、ここでは、クラック導入部15から削孔3の周囲に与えられる応力のうち引張応力によりZ方向のクラックCRが導入されているが、圧縮応力により別のクラックが削孔3の周囲に導入される場合もある。この点については後の実施形態でも同様である。
Next, the operation | movement which crushes the free surface side of the
それに続いて、楔型チゼル1Bの後端部11をピストン52で打撃しながら楔型チゼル1Bを削孔形成方向(+X)にさらに押し込む。これにより、例えば図5(b)に示すように、クラック導入部15により削孔3の周囲にクラックCRを追加導入しながら追加導入されたクラックCRよりも削孔3の開口側、つまり(−X)方向側で第1割岩部12により削孔3の周囲を割岩する。なお、図5(b−1)中の符号Kは割岩処理により削孔3からZ方向に延設される亀裂を模式的に示しめしたものである。
Subsequently, the wedge-shaped
さらに、楔型チゼル1Bの押込を進行させると、亀裂KがさらにZ方向に延びるとともに、楔型チゼル1Bの押込量Hが押込量Hcに達した時点で、図6に示すように岩盤2の内部で削孔3から自由面21に向かって別の亀裂が入って割岩され、その結果、ブロック状の破砕部22が岩盤2から破砕される。そして、この破砕部22をリッパー(Ripper)などの重機を用いて除去する。このような処理を繰り返すことで岩盤2の深部まで自由面21側が破砕される。
Further, when the wedge-
以上のように、本実施形態では、割岩処理を行う第1割岩部12よりもチゼル先端側(+X方向側)にクラック導入部15が設けられた楔型チゼル1Bを用いて破砕処理を行っており、クラック導入部15のクラック導入面16が削孔3に噛み込むのを抑制しながら楔型チゼル1Bの削孔3への押し込みと並行して削孔3の周囲にクラックCRを順次導入している。そして、こうしてクラックCRが導入された状態で第1割岩部12により割岩処理を行っている。このため、第1割岩部12の傾斜面13が削孔3に噛み込む可能性は大幅に低下している。その結果、楔型チゼル1Bが削孔3に噛み込むのを効果的に抑制しながら楔型チゼル1Bによる破砕作業を効率的に行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the crushing process is performed using the wedge-
なお、クラック導入部15は上記したように第1割岩部12による割岩処理を実行する前に削孔3の周囲にクラックを導入してチゼル1Bの噛み込み防止を図ることを主目的としている。したがって、クラック導入部15を必ずしも大きく設ける必要はなく、むしろ軸線AXの方向Xにおけるクラック導入部15を短く、例えば数十0[mm]程度に設定し、第1割岩部12を比較的長く設定するのが望ましい。例えば軸線AXの方向Xにおけるクラック導入部15と第1割岩部12との比を、1:5〜1:10程度に設定するのが望ましい。また、方向Xに対するクラック導入面16の傾斜角θ16を第1割岩部12の側面(傾斜面13)の傾斜角θ13よりも大きく設定することで上記作用効果が得られるが、傾斜角θ16については噛込臨界角度θcrより大きな値に設定するのが好適である。これにより、クラック導入面16が削孔3に噛み込むのを確実に防止することができ、楔型チゼル1Bの噛み込み発生を確実に防止することができ、作業効率をさらに向上させることができる。このようなクラック導入部15に関する変形態様については、以下に説明する他の実施形態に対しても適用可能であり、同様の作用効果が得られる。
The
C.第2実施形態
図7は本発明にかかる楔型チゼルの第2実施形態を示す図である。図8は図7の楔型チゼルを装備する破砕装置の一例である油圧ブレーカーの使用態様を示す図である。図7に示す楔型チゼル1Cは単独でも第1実施形態と同様にして岩盤2の破砕に有効であるが、後述するように楔型チゼル1Cを複数本用意し、それらを特許文献2に記載された破砕方法、いわゆるユニット破砕工法に用いることができる。
C. Second Embodiment FIG. 7 is a view showing a second embodiment of the wedge-shaped chisel according to the present invention. FIG. 8 is a view showing a usage mode of a hydraulic breaker which is an example of a crushing apparatus equipped with the wedge-shaped chisel of FIG. The wedge-
楔型チゼル1Cは、第1実施形態(楔型チゼル1B)と同様に第1割岩部12よりもチゼル先端側(+X方向側)にクラック導入部15が設けられている点で共通する一方、次の2点で相違している。したがって、相違点を中心に構成説明する一方、同一または相当する構成については同一符号を付して説明を省略する。
While the wedge-shaped
第1の相違点はクラック導入部15よりもチゼル先端側(+X方向側)にクラック導入部15から連続するように先細り形状の支持部17が設けられている点である。すなわち、支持部17の後端径はクラック導入部15の先端径Df(<削孔3の内径d)と同一径を有し、先端側に進むにしたがって外径が小さくなっている。このため、支持部17は削孔3にすっぽり挿入可能となっており、また挿入後において支持部17は、楔型チゼル1Cが傾いた際に削孔3の内壁に係合して支持し、楔型チゼル1Cの転倒を防止する機能を有している。
The first difference is that a
また、第2の相違点は楔型チゼル1Cの後端部11の形状であり、後端部11は油圧ブレーカー5と分離した形でピストン52からの打撃を受ける構造を有している。すなわち、油圧ブレーカー5は図7に示すようにバックホウ等の建設車両40のアーム41にブラケット42を介して取り付けられるブレーカー本体53と、ブレーカー本体53に取り付けられるアタッチメント54と、岩盤2に形成された削孔3に上記支持部17が予め挿入されて自立している楔型チゼル1Cとを備えて構成される。
The second difference is the shape of the
図8に示すように、ブレーカー本体53は軸方向(図8の上下方向)に延びるハウジング(図示省略)を有しており、その内部に軸方向に沿って延びる円筒状のシリンダ空間55が形成されている。また、ブレーカー本体53はシリンダ空間55に収容されたピストン52を有しており、このピストン52は不図示の油圧供給源から切換弁を介して圧油が供給されることにより軸方向に往復動する。さらに、シリンダ空間55の先端側(図8の下側)には当該シリンダ空間55と連通する筒状空間56が形成されており、筒状空間56の先端面は開口面となっている。
As shown in FIG. 8, the breaker main body 53 has a housing (not shown) extending in the axial direction (vertical direction in FIG. 8), and a
アタッチメント54はピストン52と楔型チゼル1Cとの間に配置されて、ピストン52の往復動による打撃力を楔型チゼル1Cに伝達する役割を有する。アタッチメント54の後端部は筒状空間56の開口面から当該筒状空間56に挿入されてブレーカー本体53に装着される。この装着状態において、アタッチメント54の先端部は筒状空間56から突出する。また、アタッチメント54の先端部には円筒状のガイド部57が形成されている。ガイド部57の内部に形成される挿入空間58の先端面は開口面となっており、この開口面から挿入空間58に楔型チゼル1Cの後端部11を収容可能となっている。また、開口面と対向する面が楔型チゼル1Cの後端端面を打撃する打撃面として構成されている。
The
楔型チゼル1Cの後端部11は、次のように構成されてガイド部57の内側の挿入空間58に挿入可能となっている。すなわち、楔型チゼル1Cの後端部11は、アタッチメント54によって打撃される後端端面を有する第1後端部11aと、第1後端部11aの先端側(+X方向側)に延設され第1後端部11aよりも大きな外径を有する第2後端部11bとを有しており、第1後端部11aと第2後端部11bとの境界部では径が大きく変化して段部11cが形成されている。そして、楔型チゼル1Cの後端部11はアタッチメント54の挿入空間58に対して軸方向に出し入れ可能、すなわちガイド部57に対して係脱自在に構成されている。
The
次に、上記のように構成された楔型チゼル1Cを用いて(+Y)方向側に自由面21を有する岩盤2を破砕する破砕作業について図9ないし図12を参照しつつ説明する。図9は図8の破砕装置によって破砕する被破砕物の一例を示す図であり、図10ないし図12は図8の破砕装置による破砕作業を模式的に示す図である。なお、図10(a)ないし図12(a)は平面図であり、図10(b)ないし図12(b)は図10(a)ないし図12(a)のA−A線における断面図である。
Next, a crushing operation for crushing the
本実施形態では、図9(a)に示すように略鉛直面である自由面21を有する岩盤2を破砕して、図9(b)に示すように階段状に形成する場合について説明する。まず、図9(a)に示すように、岩盤2に対して所定の内径を有する削孔3を複数形成して削孔列31,32,33を形成する。各削孔列31,32,33は平面視において自由面21とほぼ平行となるように形成されており、ここでは1つの削孔列に4つの削孔3が含まれているものとする。また、自由面21から近い順に削孔列31,32,33がほぼ等間隔に形成されている。
In the present embodiment, a case will be described in which the
本明細書では、岩盤2のうち、削孔列31よりも自由面21側の領域を上下方向に3分割して上から順に領域2a,2b,2cと称する。また、削孔列31と32との間の領域であって領域2aに隣接する領域を2d、領域2bに隣接する領域を2eとし、さらに削孔列32と33との間の領域であって領域2dに隣接する領域を2fと称する。以下に説明する破砕作業は、削孔列31,32,33に順番に楔型チゼル1Cを打ち込むことにより、岩盤2の領域2a,2b,2c,2d,2e,2fをこの順番で破砕することで、最終的に岩盤2を階段状とするものである。
In this specification, the area | region of the
なお、本実施形態では例えば図10(b)に示すように、全ての削孔3の深さ寸法を自由面21の高さ寸法よりも大きくしている。このように削孔3を深く形成するのは、破砕作業時に楔型チゼル1Cの先端、つまり支持部17が削孔3の底面に接して破砕作業の妨げとならないようにするためである。ただし、削孔3の深さについては現場の状況に応じて適宜変更が可能であり、複数の削孔3の深さを互いに異ならせることも可能であるし、削孔列ごとに削孔の深さを変えることも可能である。
In this embodiment, for example, as shown in FIG. 10B, the depth dimension of all the drilling holes 3 is made larger than the height dimension of the
図10ないし図12を参照しつつ破砕作業の手順を説明する。本実施形態では、図10に示すように、まず削孔列31、32の各削孔3に楔型チゼル1Cの支持部17を挿入した状態で楔型チゼル1Cを設置する。これにより、楔型チゼル1Cのクラック導入面16の当接面161、162が削孔3の開口の周辺部に当接する。
The procedure of the crushing operation will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the wedge-
こうして楔型チゼル1Cの設置が完了すると、図11に示すように、アタッチメント54を削孔列31の端に位置する削孔3(ここでは図11(a)において最も下側の削孔)に設置した楔型チゼル1Cの上方に移動させて、挿入空間58に楔型チゼル1Cの後端部11を挿入させた状態とする。この状態で不図示の油圧供給源から切換弁を介して圧油が供給されると、ピストン52が往復動してアタッチメント54を介して楔型チゼル1Cの後端部11に打撃力を加える。楔型チゼル1Cが打撃されると、第1実施形態と同様に第1割岩部12による割岩処理に先立って削孔3の周囲にクラックCRが導入される。つまり、図11に示すに示すようにクラック導入部15により削孔3の開口周囲にクラックCRが導入される。それに続いて、楔型チゼル1Cの後端部11をピストン52で打撃しながら楔型チゼル1Cを削孔形成方向(+X)にさらに押し込む。これにより、例えば図12に示すように、クラック導入部15により削孔3の周囲にクラックCRを追加導入しながら追加導入されたクラックCRよりも削孔3の開口側、つまり(−X)方向側で第1割岩部12により削孔3の周囲を割岩して亀裂Kを形成する。ここで、楔型チゼル1Cの押込量Hが押込量Hcに達した時点で、図12に示すように岩盤2の内部で削孔3から自由面21に向かって別の亀裂が入って割岩される。
When the installation of the wedge-shaped
上記打撃作業を削孔列31の楔型チゼル1Cに対して順番に行うことによって、削孔列31を構成する各削孔3の周囲が割岩され、領域2aの全域が破砕される。つまり、削孔3の周囲が引張応力と直交する方向Zに割岩されることで各削孔3の周囲に生じる亀裂Kが自由面21と平行な方向につながるとともに削孔列31からの(+Y)方向の亀裂が自由面21に達して領域2aが破砕部22となる。そして、この破砕部22をリッパー(Ripper)などの重機を用いて除去する。
By sequentially performing the hitting operation on the wedge-shaped
以上の破砕除去作業を岩盤2の領域2b,2cについても同様に実施する。すなわち、削孔列31の楔型チゼル1Cを再度順番に打撃して領域2bの破砕を行ってから、破砕された領域2bを除去する。さらにもう1度、削孔列31の楔型チゼル1Cを順番に打撃して領域2cの破砕を行ってから、破砕された領域2cを除去する。こうして、岩盤2の領域2a,2b,2cの破砕除去作業が完了する。このように、削孔3の形成方向Xにおいて岩盤2の破砕および除去を複数回に分けて順番に行うことで、楔型チゼル1Cの長さが短くても岩盤2の深部まで破砕を行うことが可能となる。なお、削孔列31の楔型チゼル1Cによる破砕除去作業が完了した後、すなわち岩盤2の領域2a,2b,2cの破砕除去作業が完了した後は、削孔列31の楔型チゼル1Cは不要となる。したがって、次に説明するように削孔列32の楔型チゼル1Cによる破砕作業を実施している間に、削孔列31に設置していた楔型チゼル1Cを削孔列33に移し替える。こうすることで、楔型チゼル1Cを削孔列33に移し替えるために破砕作業を中断する必要がなくなるので、破砕作業を効率的に行うことができる。また、破砕作業に用いる楔型チゼル1Cの数を削減することができる。
The above crushing and removing operation is similarly performed on the
同様にして、削孔列32の楔型チゼル1Cを順番に打撃して岩盤2の領域2dの破砕を行ってから、破砕された領域2dを除去する。続いて、削孔列32の楔型チゼル1Cを再度順番に打撃して領域2eの破砕を行ってから、破砕された領域2eを除去する。こうして、岩盤2の領域2d,2eの破砕除去作業が完了する。最後に削孔列33の楔型チゼル1Cを順番に打撃して岩盤2の領域2fを破砕し、これを除去することで破砕作業の全工程が完了する。
Similarly, the wedge-shaped
以上のように、第2実施形態においても、第1実施形態と同様に割岩処理を行う第1割岩部12よりもチゼル先端側(+X方向側)にクラック導入部15が設けられた楔型チゼル1Cを用いて破砕処理を行っているので、楔型チゼル1Cが削孔3に噛み込むのを効果的に抑制しながら楔型チゼル1Cによる破砕作業を効率的に行うことができる。
As described above, also in the second embodiment, a wedge-type chisel in which the
また、削孔3はあらかじめ複数形成されており、削孔3のいくつかに楔型チゼル1Cがアタッチメント54とは分離した状態で挿入されている。すなわち、あらかじめ削孔3に設置されている複数の楔型チゼル1Cに打撃力を順次加えていくことで、各削孔3の周囲を連続的に割岩することが可能となり、破砕作業の対象となる削孔3が変わるたびに楔型チゼル1Cを挿入したり抜き出したりする作業が不要となる。また、複数の楔型チゼル1Cを使用することで、各楔型チゼル1Cの磨耗の進行を抑制することができ、楔型チゼル1Cを交換する頻度を低減することができる。よって、岩盤2にあらかじめ形成された複数の削孔3の周囲を効率的に順次割岩することが可能となる。
A plurality of
さらに、支持部17を設けることで楔型チゼル1Cを安定して削孔3に設置することができ、ユニット破砕の施工性を高めることができる。なお、支持部17の形状やサイズなどについては、上記実施形態に限定されるものではなく、支持部17は削孔3に挿入自在なものであればよい。
Furthermore, by providing the
D.第3実施形態
図13は本発明にかかる楔型チゼルの第3実施形態を示す図である。図14は図13の楔型チゼルを装備する破砕装置の一例である油圧ブレーカーの使用態様を示す図である。図13に示す楔型チゼル1Dは、第1実施形態や第2実施形態と同様に鉛直方向に形成された削孔3の周囲を割岩する場合のみならず、法面を形成する破砕方法にも有効である。
D. Third Embodiment FIG. 13 is a view showing a third embodiment of a wedge-type chisel according to the present invention. FIG. 14 is a view showing a usage mode of a hydraulic breaker which is an example of a crushing apparatus equipped with the wedge-shaped chisel of FIG. The wedge-shaped
楔型チゼル1Dは、第1実施形態(楔型チゼル1B)と同様に第1割岩部12よりもチゼル先端側(+X方向側)にクラック導入部15が設けられている点で共通する一方、次の2点で相違している。したがって、相違点を中心に構成説明する一方、同一または相当する構成については同一符号を付して説明を省略する。
While the wedge-shaped
第1の相違点は、第1割岩部12の側面(傾斜面13)から2つの突起部材181,182を突設してなる第2割岩部18が設けられており、削孔3に押し込まれることによって第1割岩部12の側面に続いて突起部材181、182の側面が削孔3の内壁と当接し、(+Y)方向と異なる方向に押圧して削孔3の周囲を割岩する機能を有している。より詳しくは、軸線AXの方向Xに対して角度θ18で上方位置から第1割岩部12の傾斜面13に傾斜孔が2本穿設されるとともに各傾斜孔に鋼棒の先端部が嵌入されている。各鋼棒の後端部は傾斜面13から露出しており、溶接により傾斜面13に対して強固に固定されている。このように、これらの鋼棒の露出部位がそれぞれ突起部材181、182に相当している。
The first difference is that a second
また、第2の相違点は楔型チゼル1Dの後端部11の形状であり、後端部11は油圧ブレーカー5と分離した形でピストン52からの打撃を受ける構造を有している。すなわち、油圧ブレーカー5はブラケット20に支持されるブレーカー本体(図示省略)を備えている。また、このブレーカー本体は、軸方向(図14の上下方向)での中央部にシリンダ51を有している。そして、不図示の油圧供給源から切換弁を介してシリンダ51へ圧油を供給することにより、シリンダ51内に摺嵌されるピストン52が軸方向に前後進可能になっている。なお、本実施形態では、ピストン52の先端面52a、つまり楔型チゼル1Dに対して打撃を与える面は、湾曲凸面形状に仕上げられているが、これは次に説明するように作業現場の状況、特に法面形成作業に対して好適に対応するためである。
The second difference is the shape of the
楔型チゼル1Dの後端面11dは、図13に示すように、湾曲凹面形状に仕上げられている。このため、楔型チゼル1Dの軸線AXの方向Xに対してピストン52の往復軸が一致している場合はもちろんのこと傾斜した場合においても、楔型チゼル1Dの湾曲凹面11dはピストン52の先端面52aと係合可能となっている。例えば比較的平坦な作業現場で破砕作業を行う場合には、ピストン52の往復軸が楔型チゼル1Dの軸線AXの方向と同軸線上となるようにピストン52の姿勢を制御するのが望ましいのであるが、例えば法面近傍で破砕作業を行う場合には法面との干渉を回避するためにピストン52の姿勢制御が制限されることがある。このような場合であっても、ピストン52の往復軸を楔型チゼル1Dの軸線方向Xに対して傾斜させた姿勢に制御したとしても、ピストン52の先端面52aを楔型チゼル1Dの後端面13dに確実に打撃することが可能となる。
As shown in FIG. 13, the
次に、上記のように構成された楔型チゼル1Dを用いて岩盤2の自由面側を破砕して法面を形成する破砕作業について図15および図16を参照しつつ説明する。図15および図16は図14の油圧ブレーカーによる破砕方法を模式的に示す図である。この第3実施形態では、自由面21から(−Y)方向に離れた位置で内径dの削孔3を斜めに形成した(削孔形成工程)後、図15(a)に示すように第2割岩部18の反対側に位置する傾斜面132を法面24の沿わしながら楔型チゼル1Dの先端を削孔3に挿入し、楔型チゼル1Dの最先端位置に位置するクラック導入面16の当接面161、162を削孔3の開口の周辺部に当接させる。これによって、第2割岩部18が自由面21側を向いた姿勢で、楔型チゼル1Dが削孔3に対して設置される。
Next, a crushing operation for crushing the free surface side of the
その後で、不図示の油圧供給源から切換弁を介してシリンダ51へ圧油を供給することによりピストン52を軸方向に往復動させて楔型チゼル1Dの後端部11を打撃する。これにより、図15(a−2)に示すようにクラック導入部15により削孔3の周囲にクラックCRが導入される。
Thereafter, pressure oil is supplied from a hydraulic supply source (not shown) to the cylinder 51 via the switching valve, so that the
それに続いて、楔型チゼル1Dの後端部11をピストン52で打撃しながら楔型チゼル1Dを削孔形成方向(+X)にさらに押し込む。これにより、例えば図15(b)に示すように、クラック導入部15により削孔3の周囲にクラックCRを追加導入しながら追加導入されたクラックCRよりも削孔3の開口側、つまり(−X)方向側で第1割岩部12により削孔3の周囲を割岩する。この割岩処理により削孔3から亀裂KがZ方向に形成される。
Subsequently, the wedge-shaped
さらに、楔型チゼル1Dの押込を進行させると、削孔3の内壁のうち自由面側の面に当接するのが第1割岩部12の当接面131から第2割岩部18の突起部材181、182に切り替わる。すると、突起部材181、182が当接する部分に応力が集中して図16(c−2)中の白抜き矢印で示すように当該当接部分から(+Y)方向と異なる方向に引張応力が作用して削孔3の周囲の割岩が進行する。このように、突起部材181、182が削孔3の開口部に達する前後で、応力印加状態が変化するため、削孔3から自由面21に広がる破砕予定領域に対して多くの亀裂が発生して細かく割岩される。また、楔型チゼル1Dの押込量Hが押込量Hcに達した時点で、図16に示すように岩盤2の内部で削孔3から自由面21に向かって別の亀裂が入って割岩され、その結果、ブロック状の破砕部22が岩盤2から破砕される。そして、この破砕部22をリッパー(Ripper)などの重機を用いて除去する。このような処理を繰り返すことで削孔3の形成方向Xに平行な法面24を削孔3に沿って良好に形成することができる。
When the wedge-shaped
以上のように、第3実施形態においても、第1実施形態と同様に割岩処理を行う第1割岩部12よりもチゼル先端側(+X方向側)にクラック導入部15が設けられた楔型チゼル1Dを用いて破砕処理を行っているので、楔型チゼル1Dが削孔3に噛み込むのを効果的に抑制しながら楔型チゼル1Dによる破砕作業を効率的に行うことができる。
As described above, also in the third embodiment, a wedge-type chisel in which the
なお、第3実施形態では、ピストン52の先端面および楔型チゼル1Dの後端面11dをそれぞれ湾曲凸面および湾曲凹面に仕上げているが、この関係を逆転させてもよい。このような構成を採用することで、上記実施形態と同様に、作業現場の状況に対して柔軟に対応することができる。
In the third embodiment, the front end surface of the
また、第1割岩部12の側面(傾斜面13)から突起部材を突設してなる第2割岩部18を設けるという技術思想については、その他の実施形態にかかる楔型チゼルにも適用可能である。
Further, the technical idea of providing the second
なお、上記第3実施形態では、法面形成時の作業制限を考慮してピストン52の先端面および楔型チゼル1Dの後端面11dを湾曲形成しているが、作業制限がない場合には、例えば第1実施形態に記載の楔型チゼル1Aと同様に、ブレーカー本体の先端部に、楔型チゼル1Dがピストン52の往復軸と同軸線上となるように楔型チゼル1Dの後端部を挿着し、楔型チゼル1Dの後端部11とピストン52との間に打撃室を形成してもよい。
In the third embodiment, the tip end surface of the
また、上記第3実施形態では、ピストン52が直接楔型チゼル1Dの後端面に打撃を加えるように構成しているが、打撃時に発生する打撃音の低減および昇温を抑制するために、シート状の緩衝部材を介挿した状態でピストン52が楔型チゼル1Dの後端部11を打撃するように構成してもよい。緩衝部材としては消音性および耐熱性を有する材料を用いることができ、例えばタイルカーペット(東リ株式会社製の品名G−100、品番GA1019)を用いることができる。
In the third embodiment, the
また、突起部材の本数は2本に限定されるものではなく任意である。 Further, the number of the protruding members is not limited to two and is arbitrary.
以上のように、上記実施形態では、岩盤2が本発明の「被破砕物」の一例に相当しており、岩盤2に形成される削孔3の形成方向(+X)が本発明の「第1方向」に相当している。また、上記実施形態では、軸線AXに対して2つの第1当接面131、132が対称配置されており、削孔3の内壁をそれぞれ(+Y)、(−Y)方向に押圧しており、Y方向が本発明の「第2方向」に相当している。また、クラック導入部15の先端側の外径Dfが本発明の「先端側の外径」に相当しており、これはクラック導入部15の先端位置で第2当接面161、162を包絡する仮想円の直径(いわゆる包絡直径)に相当している。また、クラック導入部15の先端側の外径Dfが本発明の「先端側の外径」に相当しており、これはクラック導入部15の先端位置P15fで第2当接面161、162を包絡する仮想円の直径に相当している。また、クラック導入部15の後端側の外径Drが本発明の「後端側の外径」に相当しており、これはクラック導入部15の後端位置P15rで第2当接面161、162を包絡する仮想円の直径に相当している。このようにクラック導入面16を特定するために、方向Xにおける各位置で第2当接面161、162を包絡する仮想円の直径を本発明では、「クラック導入部の外径」と定義している。また、角度θ13が本発明の「第1方向に対する第1割岩部の側面の傾斜角」に相当し、角度θ16が本発明の「第1方向に対するクラック導入面の傾斜角」に相当しており、θ13<θ16の関係が満足されている。
As described above, in the above-described embodiment, the
E.その他
なお、本発明は上記した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以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、第1割岩部12およびクラック導入部15に対して2つの切欠部14が設けられて第1割岩部12で2つの当接面131、132を形成し、クラック導入部15で2つの当接面161、162を形成しているが、第1割岩部12およびクラック導入部15での当接面の数、大きさや形状はこれに限定されるものではない。例えば、図17に示すように切欠部を設けずに傾斜面13およびクラック導入面16をそれぞれ単一の当接面としてもよい。すなわち、第4実施形態にかかる楔型チゼル1Eは、第1割岩部12およびクラック導入部15がそれぞれ逆円錐台形状に形成されており、第1割岩部12の傾斜面13全体で割岩処理を行う前にクラック導入面16全体でクラックを導入するように構成されている(第4実施形態)。
E. Others The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the two
また、例えば図18に示すように4つの切欠部14を設けて傾斜面13およびクラック導入面16をそれぞれ4分割することで、4つの第1当接面131〜134と4つの第2当接面161〜164とを形成してもよい(第5実施形態)。
Further, for example, as shown in FIG. 18, four first abutting
また、上記実施形態では、第1割岩部12およびクラック導入部15での当接面の数は同一値であり、第1当接面の位置関係および第2当接面の位置関係はともに同一であるが、第1当接面および第2当接面の数を互いに相違させたり、異なる位置関係で配置してもよい。
Moreover, in the said embodiment, the number of the contact surfaces in the 1st
また、上記実施形態では、岩盤2を本発明の「被破砕物」として破砕処理を行っているが、本発明の破砕対象物、つまり被破砕物は岩盤に限定されるものではなく、岩石やコンクリート構造物も含まれる。例えば図19に示すように比較的大型の岩石(転石)6を本発明により破砕してもよく、例えば図18に示す楔型チゼル1Fを用いることで岩石6を4つに割岩して破砕することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the
さらに、上記実施形態では油圧によりピストンを往復動させているが、ピストンの駆動源は油圧に限定されるものでなく、破砕装置全般で使用される駆動源、例えばエアーなどを用いる破砕装置にも本発明を適用することができることが言うまでもない。 Furthermore, in the above-described embodiment, the piston is reciprocated by hydraulic pressure, but the driving source of the piston is not limited to hydraulic pressure, and the driving source used in the entire crushing apparatus, for example, a crushing apparatus using air or the like. Needless to say, the present invention can be applied.
この発明は、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物に形成される削孔に対して先細り形状を有する楔型チゼルの先端を押し込んで削孔の周囲を破砕する技術全般に適用することができる。 The present invention is applied to all technologies for crushing the periphery of a drilling hole by pushing the tip of a wedge-shaped chisel having a tapered shape into a drilling hole formed in an object to be crushed such as rock, rock, concrete structure, etc. Can do.
1B〜1F…楔型チゼル
2…岩盤(被破砕物)
3…削孔
5…油圧ブレーカー(破砕装置)
6…岩石(被破砕物)
11…(楔型チゼルの)後端部
12…第1割岩部
13…傾斜面(第1割岩部の側面)
15…クラック導入部
16…クラック導入面
17…支持部
21…自由面
22…破砕部
52…ピストン
131〜134…第1当接面
161〜164…第2当接面
181、182…突起部材
AX…軸線
CR…クラック
K…亀裂
P15f…(クラック導入部の)先端位置
P15r…(クラック導入部の)後端位置
X…削孔の形成方向(第1方向)
1B-1F ...
3 ...
6 ... Rock (crushed object)
11 ... Rear end (of wedge-shaped chisel) 12 ...
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記第1割岩部よりも先端側にクラック導入部が設けられ、
前記クラック導入部は、先端側の外径が前記削孔の内径よりも小さく後端側に進むにしたがって外径が大きくなり後端側の外径が前記削孔の内径よりも大きくなるように傾斜したクラック導入面を有し、
前記第1方向に対する前記クラック導入面の傾斜角が前記第1方向に対する前記第1割岩部の側面の傾斜角よりも大きいことを特徴とする楔型チゼル。 The first split rock has a first rock portion tapered toward the tip, and the tip is pushed into a drilling hole formed in a first direction with respect to an object to be crushed, such as a rock, rock, concrete structure, or the like. A wedge-shaped chisel in which the side surface of the portion presses the inner wall of the drilling hole in a second direction orthogonal to the first direction to split the periphery of the drilling hole,
A crack introduction part is provided on the tip side from the first scalloped part,
The crack introduction portion has an outer diameter on the front end side that is smaller than an inner diameter of the drilling hole, and the outer diameter increases as it advances toward the rear end side, so that the outer diameter on the rear end side becomes larger than the inner diameter of the drilling hole It has an inclined crack introduction surface,
A wedge-type chisel characterized in that an inclination angle of the crack introduction surface with respect to the first direction is larger than an inclination angle of a side surface of the first split rock portion with respect to the first direction.
前記クラック導入部は最先端位置に設けられる楔型チゼル。 The wedge-shaped chisel according to claim 1,
The crack introduction part is a wedge-shaped chisel provided at the most advanced position.
前記クラック導入部よりも先端側で支持部が前記第1方向に延設され、
前記支持部は前記削孔に挿入自在である楔型チゼル。 The wedge-shaped chisel according to claim 1,
A support portion extends in the first direction on the tip side from the crack introduction portion,
The support part is a wedge type chisel that can be inserted into the hole.
前記第1方向と平行な軸線を有する軸体構造を有し、
前記第1割岩部の側面には前記軸線に対して対称に複数の第1当接面が設けられ、先端が前記削孔に押し込まれることによって前記複数の第1当接面が前記削孔の内壁と当接して押圧する楔型チゼル。 A wedge-shaped chisel according to any one of claims 1 to 3,
A shaft body structure having an axis parallel to the first direction;
A plurality of first abutment surfaces are provided symmetrically with respect to the axis on the side surface of the first split rock portion, and a plurality of first abutment surfaces are formed on the hole by pushing a tip into the hole. A wedge-shaped chisel that presses against the inner wall.
前記クラック導入面には前記第1当接面と同数個の第2当接面が前記軸線に対して前記複数の第1当接面と同一配置で対称に設けられる楔型チゼル。 A wedge-shaped chisel according to claim 4,
A wedge-type chisel in which the same number of second contact surfaces as the first contact surfaces are provided on the crack introduction surface symmetrically with the plurality of first contact surfaces with respect to the axis.
前記第1割岩部に第2割岩部が設けられ、
前記第2割岩部は、前記第1割岩部の側面から突設される少なくとも1本以上の突起部材を有し、
前記削孔に押し込まれることによって前記第1割岩部の側面に続いて前記突起部材が前記削孔の内壁と当接し、前記第2方向と異なる第3方向に押圧して前記削孔の周囲を割岩する楔型チゼル。 A wedge-type chisel according to any one of claims 1 to 5,
A second rock formation is provided in the first rock formation,
The second split rock portion has at least one protruding member protruding from a side surface of the first split rock portion,
By being pushed into the drilling hole, the projecting member comes into contact with the inner wall of the drilling hole following the side surface of the first swarf rock portion, and presses in a third direction different from the second direction to surround the periphery of the drilling hole. A wedge-shaped chisel that splits rocks.
前記楔型チゼルの先端を前記削孔に挿入して前記クラック導入面を前記削孔の開口の周辺部に当接させた後で前記楔型チゼルを前記第1方向に押し込んで前記削孔の周囲にクラックを導入するクラック導入工程と、
前記クラック導入工程に続いて、前記楔型チゼルを前記第1方向に押し込むことで前記クラック導入部により前記削孔の周囲にクラックを追加導入しながら追加導入されたクラックよりも前記削孔の開口側で前記第1割岩部により前記削孔の周囲を割岩する処理を繰り返す割岩工程と
を備えることを特徴とする破砕方法。 Preparing the wedge-shaped chisel according to any one of claims 1 to 5;
After inserting the tip of the wedge-shaped chisel into the hole and bringing the crack introduction surface into contact with the peripheral part of the opening of the hole, the wedge-shaped chisel is pushed in the first direction to A crack introduction process for introducing cracks in the surroundings;
Subsequent to the crack introduction step, by pushing the wedge-shaped chisel in the first direction, the crack introduction portion additionally introduces a crack around the hole by the crack introduction portion, and the opening of the hole is more than the crack introduced. A crushing method comprising repeating a process of splitting the periphery of the drilling hole by the first split rock portion on the side.
前記楔型チゼルの先端を前記削孔に挿入して前記クラック導入面を前記削孔の開口の周辺部に当接させた後で前記楔型チゼルを前記第1方向に押し込んで前記削孔の周囲にクラックを導入するクラック導入工程と、
前記クラック導入工程に続いて、前記楔型チゼルを前記第1方向に押し込むことで前記クラック導入部により前記削孔の周囲にクラックを追加導入しながら追加導入されたクラックよりも前記削孔の開口側で前記第1割岩部および前記第2割岩部により前記削孔の周囲を割岩する処理を繰り返す割岩工程と
を備えることを特徴とする破砕方法。 Preparing a wedge-shaped chisel according to claim 6;
After inserting the tip of the wedge-shaped chisel into the hole and bringing the crack introduction surface into contact with the peripheral part of the opening of the hole, the wedge-shaped chisel is pushed in the first direction to A crack introduction process for introducing cracks in the surroundings;
Subsequent to the crack introduction step, by pushing the wedge-shaped chisel in the first direction, the crack introduction portion additionally introduces a crack around the hole by the crack introduction portion, and the opening of the hole is more than the crack introduced. A crushing method comprising: a split rock step of repeating a process of splitting the periphery of the drilling hole by the first split rock portion and the second split rock portion on the side.
請求項3に記載の楔型チゼルを複数本準備する工程と、
前記複数の削孔のうち少なくとも2つの削孔のそれぞれに、前記支持部が挿入されて前記クラック導入面が前記削孔の開口の周辺部に当接した状態に前記楔型チゼルを設置するチゼル設置工程と、
前記削孔に設置された前記楔型チゼルを順次前記第1方向に押し込むことで、前記楔型チゼルが設置された各削孔において前記楔型チゼルが前記クラック導入部により前記削孔の周囲にクラックを追加導入しながら追加導入されたクラックよりも前記削孔の開口側で前記第1割岩部により前記削孔の周囲を割岩する処理を繰り返す割岩工程と
を備えることを特徴とする破砕方法。 A crushing method for crushing an object to be crushed such as a rock, a rock, or a concrete structure in which a plurality of holes extending in a first direction are formed,
Preparing a plurality of wedge-shaped chisels according to claim 3;
A chisel for installing the wedge-shaped chisel in a state where the support portion is inserted into each of at least two of the plurality of holes and the crack introduction surface is in contact with a peripheral portion of the opening of the hole. Installation process;
By sequentially pushing the wedge-shaped chisel installed in the drilling hole in the first direction, the wedge-shaped chisel is moved around the drilling hole by the crack introduction portion in each drilling hole in which the wedge-shaped chisel is installed. A crushing method comprising repeating a process of dividing the periphery of the drilling hole by the first split rock portion on the opening side of the drilling hole, while additionally introducing a crack, on the opening side of the drilling hole.
前記楔型チゼルの後端を打撃するピストンとを備え、
前記楔型チゼルの先端が前記削孔に挿入されて前記クラック導入面が前記削孔の開口の周辺部に当接した状態で前記ピストンの打撃により前記楔型チゼルを前記第1方向に押し込んで前記削孔の周囲にクラックを導入した後、
前記ピストンにより前記楔型チゼルを前記第1方向にさらに押し込んで、前記クラック導入部により前記削孔の周囲にクラックを追加導入しながら追加導入されたクラックよりも前記削孔の開口側で前記第1割岩部により前記削孔の周囲を割岩する処理を繰り返して前記削孔の周囲を破砕することを特徴とする破砕装置。 A wedge-shaped chisel according to any one of claims 1 to 5;
A piston for striking the rear end of the wedge-shaped chisel,
The wedge-shaped chisel is pushed in the first direction by striking the piston while the tip of the wedge-shaped chisel is inserted into the hole and the crack introduction surface is in contact with the peripheral part of the opening of the hole. After introducing cracks around the hole,
The wedge-shaped chisel is further pushed in the first direction by the piston, and the crack introduction portion additionally introduces a crack around the drilling hole, and further introduces the crack on the opening side of the drilling hole. The crushing apparatus characterized by crushing the periphery of the hole by repeating the process of dividing the periphery of the hole by the 10% rock portion.
前記楔型チゼルの後端を打撃するピストンとを備え、
前記楔型チゼルの先端が前記削孔に挿入されて前記クラック導入面が前記削孔の開口の周辺部に当接した状態で前記ピストンの打撃により前記楔型チゼルを前記第1方向に押し込んで前記削孔の周囲にクラックを導入した後、
前記ピストンにより前記楔型チゼルを前記第1方向にさらに押し込んで、前記クラック導入部により前記削孔の周囲にクラックを追加導入しながら追加導入されたクラックよりも前記削孔の開口側で前記第1割岩部および前記第2割岩部により前記削孔の周囲を割岩する処理を繰り返して前記削孔の周囲を破砕することを特徴とする破砕装置。 A wedge-shaped chisel according to claim 6;
A piston for striking the rear end of the wedge-shaped chisel,
The wedge-shaped chisel is pushed in the first direction by striking the piston while the tip of the wedge-shaped chisel is inserted into the hole and the crack introduction surface is in contact with the peripheral part of the opening of the hole. After introducing cracks around the hole,
The wedge-shaped chisel is further pushed in the first direction by the piston, and the crack introduction portion additionally introduces a crack around the drilling hole, and further introduces the crack on the opening side of the drilling hole. The crushing apparatus characterized by crushing the periphery of the drilling hole by repeating the process of splitting the periphery of the drilling hole by the 10% rock part and the second split rock part.
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