JP2666600B2 - 地盤穿孔方法およびその装置 - Google Patents
地盤穿孔方法およびその装置Info
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- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、気泡を噴出させつつ
地盤を穿孔する方法およびその装置に関するものであ
る。
地盤を穿孔する方法およびその装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】山岳トンネル工事などでは、硬岩等から
なる地山を穿孔し、穿孔した内部に発破を仕掛けて破砕
しつつ掘削したり、定着用ロックボルトを埋め込んでい
る。穿孔作業は、ロッド先端にビットを装着した削孔用
ドリルを削岩機に取り付け、回転とパーカッション運動
をビットに伝達して衝撃掘削により地山を穿孔するもの
で、削孔で発生するズリは削孔用ドリルの外周と穿孔と
の間から排出される。従来では穿孔作業と平行して空気
や水の注入が行われ、ドリルの冷却と、粉塵防止および
ズリ排出の促進を行っているが、以下の問題があった。
なる地山を穿孔し、穿孔した内部に発破を仕掛けて破砕
しつつ掘削したり、定着用ロックボルトを埋め込んでい
る。穿孔作業は、ロッド先端にビットを装着した削孔用
ドリルを削岩機に取り付け、回転とパーカッション運動
をビットに伝達して衝撃掘削により地山を穿孔するもの
で、削孔で発生するズリは削孔用ドリルの外周と穿孔と
の間から排出される。従来では穿孔作業と平行して空気
や水の注入が行われ、ドリルの冷却と、粉塵防止および
ズリ排出の促進を行っているが、以下の問題があった。
【０００３】すなわち、水を用いた場合、ズリの泥土化
と足場の泥寧化などの問題があるほか砂岩，角レキ岩等
では穿孔時の衝撃やフラッシング水で穿孔壁が塞がれ、
ジャミングにより削孔ドリルが把まれ、ドリル折損など
の穿孔不能による作業効率の低下が生じていた。また、
空気を多くすると冷却や粉塵などの支障が生じていた。
さらに穿孔壁の孔荒れは火薬の装填作業や爆破効果，ロ
ックボルトの定着などにも支障をきたす。
と足場の泥寧化などの問題があるほか砂岩，角レキ岩等
では穿孔時の衝撃やフラッシング水で穿孔壁が塞がれ、
ジャミングにより削孔ドリルが把まれ、ドリル折損など
の穿孔不能による作業効率の低下が生じていた。また、
空気を多くすると冷却や粉塵などの支障が生じていた。
さらに穿孔壁の孔荒れは火薬の装填作業や爆破効果，ロ
ックボルトの定着などにも支障をきたす。
【０００４】そこで、塵埃の発生防止とともに、泥寧化
を防止し、同時に穿孔壁の自立を目的として気泡を用い
ることが検討されており、例えば、特開平２−１０１２
８４号公報，特開平２−２３２４９６号公報（国際分
類：Ｅ２１Ｃ ７／０６）などでは、気泡をビット先端
から噴出させてくり粉をスラリー状にしながら削孔する
方法および装置が開示されている。しかしながらこれら
の方法および装置には以下にのべる問題があった。
を防止し、同時に穿孔壁の自立を目的として気泡を用い
ることが検討されており、例えば、特開平２−１０１２
８４号公報，特開平２−２３２４９６号公報（国際分
類：Ｅ２１Ｃ ７／０６）などでは、気泡をビット先端
から噴出させてくり粉をスラリー状にしながら削孔する
方法および装置が開示されている。しかしながらこれら
の方法および装置には以下にのべる問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、これらはい
ずれも気泡または気泡と圧縮空気の混合物をビット内の
細長い流通孔に圧送しているが、気泡は、気泡状になる
と粘性が極度に上昇するため、流通孔を通りにくくな
り、気泡作成材料の供給にかなり高い圧力が必要にな
る。ところが、空気圧縮機の多くは低圧であり、また、
気泡作成のための材料の供給量や吐出圧力が少ないた
め、気泡の形成が不十分で有効な効果が得られなかっ
た。
ずれも気泡または気泡と圧縮空気の混合物をビット内の
細長い流通孔に圧送しているが、気泡は、気泡状になる
と粘性が極度に上昇するため、流通孔を通りにくくな
り、気泡作成材料の供給にかなり高い圧力が必要にな
る。ところが、空気圧縮機の多くは低圧であり、また、
気泡作成のための材料の供給量や吐出圧力が少ないた
め、気泡の形成が不十分で有効な効果が得られなかっ
た。
【０００６】この発明は以上の問題を解決するものであ
って、低圧で圧送しても、十分な量の気泡をビット先端
付近から供給することができるようにした地盤穿孔方法
およびその装置を提供することを目的とする。
って、低圧で圧送しても、十分な量の気泡をビット先端
付近から供給することができるようにした地盤穿孔方法
およびその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この発明は、地盤穿孔方法として、起泡剤溶液と圧
縮空気の気液二相流体を削孔用ドリルのビット先端に圧
送し、このビットの先端の噴出口近傍の外周部において
前記気液二相流体の噴出に抵抗を与えて乱流を生じさせ
ることにより、前記気液二相流体を発泡させた気泡を掘
削ズリに混合させるようにすることを特徴とする。
め、この発明は、地盤穿孔方法として、起泡剤溶液と圧
縮空気の気液二相流体を削孔用ドリルのビット先端に圧
送し、このビットの先端の噴出口近傍の外周部において
前記気液二相流体の噴出に抵抗を与えて乱流を生じさせ
ることにより、前記気液二相流体を発泡させた気泡を掘
削ズリに混合させるようにすることを特徴とする。
【０００８】また、地盤穿孔装置として、削孔用ドリル
の内部に形成された流通孔に合流器を介して接続した圧
縮空気供給器および起泡剤溶液供給器と、前記削孔用ド
リルの先端に開口した噴出口の近傍の外周部に形成され
た抵抗体となる複数の凹凸とを備えたことを特徴とす
る。前記合流器は、一端側に前記圧縮空気供給器と起泡
剤溶液供給器とが接続された螺旋菅から構成することが
できる。
の内部に形成された流通孔に合流器を介して接続した圧
縮空気供給器および起泡剤溶液供給器と、前記削孔用ド
リルの先端に開口した噴出口の近傍の外周部に形成され
た抵抗体となる複数の凹凸とを備えたことを特徴とす
る。前記合流器は、一端側に前記圧縮空気供給器と起泡
剤溶液供給器とが接続された螺旋菅から構成することが
できる。
【０００９】
【作用】以上の穿孔方法およびその装置によれば、削孔
用ドリルの中空部内に合流器を通じて供給された起泡剤
溶液および圧縮空気は、気液二相流体となって圧送さ
れ、ビット先端から噴出し、溝部の凹凸と、切削ズリの
ランダムな配列をした土粒子群の間を通過する際に受け
る抵抗によって乱流状態が生じ、これにより極めて良く
発泡して気泡が形成される。気泡が混合された切削ズリ
は、かなり流動性が高い状態になり、狭い穿孔内から容
易に切羽側に排出される。
用ドリルの中空部内に合流器を通じて供給された起泡剤
溶液および圧縮空気は、気液二相流体となって圧送さ
れ、ビット先端から噴出し、溝部の凹凸と、切削ズリの
ランダムな配列をした土粒子群の間を通過する際に受け
る抵抗によって乱流状態が生じ、これにより極めて良く
発泡して気泡が形成される。気泡が混合された切削ズリ
は、かなり流動性が高い状態になり、狭い穿孔内から容
易に切羽側に排出される。
【００１０】
【実施例】図１はこの発明にかかる穿孔装置を示してい
る。図において、削岩機１の先端に設けた削孔用ドリル
２は、前記削岩機１に軸結したシャンクロッド３にジョ
イント４を介して複数の中継ロッド５をつなぎ、最先端
の中継ロッド５の先端にビット６をねじ込み固定したも
のである。前記削岩機１は、シャンクロッド３の回転駆
動用モ―タ７およびシャンクロッド３の後端に対向する
打撃装置８を備え、削孔用ドリル２に回転とパーカッシ
ョン運動を伝達する。
る。図において、削岩機１の先端に設けた削孔用ドリル
２は、前記削岩機１に軸結したシャンクロッド３にジョ
イント４を介して複数の中継ロッド５をつなぎ、最先端
の中継ロッド５の先端にビット６をねじ込み固定したも
のである。前記削岩機１は、シャンクロッド３の回転駆
動用モ―タ７およびシャンクロッド３の後端に対向する
打撃装置８を備え、削孔用ドリル２に回転とパーカッシ
ョン運動を伝達する。
【００１１】前記シャンクロッド３および各中継ロッド
５の中心には、流通孔３ａ，５ａが形成されているとと
もに、シャンクロッド３の外周にはスイベルジョイント
９が配置されている。このスイベルジョイント９には、
ホース１０が接続され、このホース１０の元側には、合
流器１４が接続されている。そして、合流器１４には、
流量調整弁ＴA を介してエアコンプレッサ１１（圧縮空
気供給器）と、流量調整弁ＴB およびポンプＰを介して
起泡剤溶液タンク１２（気泡剤溶液供給器）とが接続さ
れている。
５の中心には、流通孔３ａ，５ａが形成されているとと
もに、シャンクロッド３の外周にはスイベルジョイント
９が配置されている。このスイベルジョイント９には、
ホース１０が接続され、このホース１０の元側には、合
流器１４が接続されている。そして、合流器１４には、
流量調整弁ＴA を介してエアコンプレッサ１１（圧縮空
気供給器）と、流量調整弁ＴB およびポンプＰを介して
起泡剤溶液タンク１２（気泡剤溶液供給器）とが接続さ
れている。
【００１２】前記起泡剤溶液タンク１２には、界面活性
剤などからなる起泡剤の１〜３％水溶液に、少量の増粘
剤を加えて粘性を上げた起泡剤溶液が収容されている。
合流器１４の詳細を図２に示している。同図に示す合流
器１４は、前記流量調整弁ＴA ，ＴB が接続されるジョ
イント部１４ａと、螺旋菅１４ｂとから構成されてい
て、起泡剤溶液と圧縮空気とを気液二相流体状で圧送す
る際に、圧縮空気の先行を防止する構造になっている。
なお、この場合、圧縮空気の先行をより確実に防止する
ためには、起泡剤溶液と圧縮空気とをエアコンプレッサ
１１，ポンプＰあるいは流量調整弁ＴA ，ＴB を制御す
ることにより、交互に合流器１４に送出すれば良い。
剤などからなる起泡剤の１〜３％水溶液に、少量の増粘
剤を加えて粘性を上げた起泡剤溶液が収容されている。
合流器１４の詳細を図２に示している。同図に示す合流
器１４は、前記流量調整弁ＴA ，ＴB が接続されるジョ
イント部１４ａと、螺旋菅１４ｂとから構成されてい
て、起泡剤溶液と圧縮空気とを気液二相流体状で圧送す
る際に、圧縮空気の先行を防止する構造になっている。
なお、この場合、圧縮空気の先行をより確実に防止する
ためには、起泡剤溶液と圧縮空気とをエアコンプレッサ
１１，ポンプＰあるいは流量調整弁ＴA ，ＴB を制御す
ることにより、交互に合流器１４に送出すれば良い。
【００１３】起泡剤溶液と圧縮空気とは、合流器１４で
気液二相流体に変換され、ホース１０およびスイベルジ
ョイント９を通って、各ロッド３，５に形成された流通
孔３ａ，５ａを介して発泡しやすい状態でビット６側に
供給される。
気液二相流体に変換され、ホース１０およびスイベルジ
ョイント９を通って、各ロッド３，５に形成された流通
孔３ａ，５ａを介して発泡しやすい状態でビット６側に
供給される。
【００１４】ビット６は、図３に示すように、その先端
にテーパ状の削孔用刃具６ａを一体に設けたもので、そ
の内部には、前記流通孔５ａにストレートに連続する同
一径の噴出口６ｂ、および、これから刃具６ａの斜め外
方に枝別れした複数の噴出口６ｃが形成され、さらに刃
具６ａの後部外周には複数の発泡用の凹凸の溝部６ｄが
形成されている。
にテーパ状の削孔用刃具６ａを一体に設けたもので、そ
の内部には、前記流通孔５ａにストレートに連続する同
一径の噴出口６ｂ、および、これから刃具６ａの斜め外
方に枝別れした複数の噴出口６ｃが形成され、さらに刃
具６ａの後部外周には複数の発泡用の凹凸の溝部６ｄが
形成されている。
【００１５】以上の構成において、図４に示すように、
気液二相流体が噴出口６ｃから噴出すると、噴出された
流体は、穿孔Ｅ1 の孔壁および切削ズリのランダムに配
列された土粒子群Ｅ2 の間隙を通過しつつ、溝部６ｄ内
を伝って噴出圧力によって切羽側に抜けようとし、これ
らの隙間で急激な抵抗を受け、この抵抗によって生ずる
乱流状態により効率よく発泡し、気泡が生成される。
気液二相流体が噴出口６ｃから噴出すると、噴出された
流体は、穿孔Ｅ1 の孔壁および切削ズリのランダムに配
列された土粒子群Ｅ2 の間隙を通過しつつ、溝部６ｄ内
を伝って噴出圧力によって切羽側に抜けようとし、これ
らの隙間で急激な抵抗を受け、この抵抗によって生ずる
乱流状態により効率よく発泡し、気泡が生成される。
【００１６】この場合、起泡剤溶液の粘度は、増粘剤を
添加したとしても、非発泡状態で１０〜数百センチポイ
ズと極めて低いが、発泡状態では数千〜１万センチポイ
ズの粘稠な気泡となり、しかも供給時の元圧に応じて十
分な量の気泡が吐出できる。このようにして生成された
気泡は、削孔ズリと混合し、気泡形成時に噴出する余剰
空気圧力により穿孔Ｅ1 を通じて切羽側に排出される。
排出された気泡とズリの混合物は消泡剤を加えるか或い
は気泡の自然消滅により、ほとんど流動性を失って通常
のズリとして処分されることになるのである。
添加したとしても、非発泡状態で１０〜数百センチポイ
ズと極めて低いが、発泡状態では数千〜１万センチポイ
ズの粘稠な気泡となり、しかも供給時の元圧に応じて十
分な量の気泡が吐出できる。このようにして生成された
気泡は、削孔ズリと混合し、気泡形成時に噴出する余剰
空気圧力により穿孔Ｅ1 を通じて切羽側に排出される。
排出された気泡とズリの混合物は消泡剤を加えるか或い
は気泡の自然消滅により、ほとんど流動性を失って通常
のズリとして処分されることになるのである。
【００１７】
【発明の効果】以上実施例によって詳細に説明したよう
に、この発明にかかる地盤穿孔方法および装置にあって
は、削孔用ドリルの中空部内に合流器を通じて供給され
た起泡剤溶液および圧縮空気は、気液二相流体となって
圧送され、ビット先端から噴出し、溝部の凹凸およびラ
ンダムに配列された切削ズリの土粒子群間を通過すると
きに、乱流状態が生じ、発泡して気泡が生成され、生成
された気泡と切削ズリとがビットの穿孔時に混合されて
流動性が増し、切羽側に排出され易くなる。このため、
圧送圧力が小さくても十分な量の気泡を穿孔面に吐出さ
せることができ、塵埃の発生防止、および泥寧化を防止
すると同時に穿孔壁の自立のために好適である。
に、この発明にかかる地盤穿孔方法および装置にあって
は、削孔用ドリルの中空部内に合流器を通じて供給され
た起泡剤溶液および圧縮空気は、気液二相流体となって
圧送され、ビット先端から噴出し、溝部の凹凸およびラ
ンダムに配列された切削ズリの土粒子群間を通過すると
きに、乱流状態が生じ、発泡して気泡が生成され、生成
された気泡と切削ズリとがビットの穿孔時に混合されて
流動性が増し、切羽側に排出され易くなる。このため、
圧送圧力が小さくても十分な量の気泡を穿孔面に吐出さ
せることができ、塵埃の発生防止、および泥寧化を防止
すると同時に穿孔壁の自立のために好適である。
【図１】この発明による地盤穿孔装置の概要を示す断面
図である。
図である。
【図２】図１の合流器の拡大説明図である。
【図３】図１のビット部分の拡大断面図である。
【図４】削孔状態における拡大断面図である。
１ 削岩機 ２ 削孔用ドリル ３ シャンクロッド ５ 中継ロッド ３ａ，５ａ， 流通孔 ６ ビット ６ａ 刃具 ６ｂ，６ｃ 噴出口 ９ スイベルジョイント １１ エアコンプレッサ １２ 起泡剤溶液タンク １４ 合流器 Ｅ1 穿孔 Ｅ2 掘削ズリの土粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−101284（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−232496（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−34317（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (3)
- 【請求項１】 起泡剤溶液と圧縮空気の気液二相流体を
削孔用ドリルのビット先端に圧送し、このビットの先端
の噴出口近傍の外周部において前記気液二相流体の噴出
に抵抗を与えて乱流を生じさせることにより、前記気液
二相流体を発泡させた気泡を掘削ズリに混合させるよう
にすることを特徴とする地盤穿孔方法。 - 【請求項２】 削孔用ドリルの内部に形成された流通孔
に合流器を介して接続した圧縮空気供給器および起泡剤
溶液供給器と、前記削孔用ドリルの先端に開口した噴出
口の近傍の外周部に形成された抵抗体となる複数の凹凸
とを備えたことを特徴とする地盤穿孔装置。 - 【請求項３】 前記合流器は、一端側に前記圧縮空気供
給器と起泡剤溶液供給器とが接続された螺旋菅から構成
されることを特徴とする請求項２記載の地盤穿孔装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10519591A JP2666600B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 地盤穿孔方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10519591A JP2666600B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 地盤穿孔方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04312692A JPH04312692A (ja) | 1992-11-04 |
| JP2666600B2 true JP2666600B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=14400891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10519591A Expired - Lifetime JP2666600B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 地盤穿孔方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2666600B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6854115B2 (ja) * | 2016-11-30 | 2021-04-07 | 前田建設工業株式会社 | 充填材を用いた発破装薬方法 |
| CN109057702B (zh) * | 2018-08-31 | 2023-09-19 | 中国水电基础局有限公司 | 一种带有防尘功能的潜孔钻机及其使用方法 |
-
1991
- 1991-04-11 JP JP10519591A patent/JP2666600B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04312692A (ja) | 1992-11-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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