JP3069097B1 - 岩石の吊上げ方法および吊上げ装置、ならびに該吊上げ方法を用いた岩盤掘削工法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 岩石を確実に吊上げることができる汎用性に
優れた岩石の吊上げ方法、該吊上げ方法に適した岩石の
吊上げ装置、ならびに該吊上げ方法を用いた岩盤掘削工
法を提供する。 【解決手段】 吊上対象となっている岩石２に対してそ
の表面側より削孔２１を１つ形成する。そして、吊上げ
装置１の鋼管３および鋼棒先端部４１を削孔２１内に挿
入する。その後、油圧シリンダ５２，５３のシリンダロ
ッドを伸張させて削孔２１内で、鋼棒４のみを鋼管３に
対して相対的に後端側に移動させることで鋼管先端部３
１を径方向に拡張させて複数の溝３１２が形成されてい
る先端外周面を削孔内壁面２１１と係合させる。それに
続いて、建設用重機車両のブーム先端に取付けられてい
るフック部をＵ字ボルト６３に引っ掛け、同車両を操作
して吊上げ装置１を持ち上げることで、岩石２を吊上げ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、岩石を吊上げる
吊上げ方法、この吊上げ方法に適した岩石の吊上げ装
置、ならびに該岩石の吊上げ方法を用いた岩盤掘削工法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、岩石を搬送する場合、岩石にワイ
ヤーを架け渡すとともに、このワイヤーに吊上げフック
などを取付けた後、油圧シャベルなどの建設用重機車両
によって吊上げて搬送していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、岩石、
特に岩盤を油圧式割岩機や静的破砕剤などによって割岩
された岩石では、鋭角状の角部を有しており、この鋭角
角部にワイヤーが架け渡されると、その角部でワイヤー
が擦れてワイヤー破断を起こし、吊上げ途中で岩石が落
下してしまう。このようにワイヤーを用いた岩石の吊上
げ方法は、必ずしも確実な方法とは言えない。

【０００４】また、上記のようにして岩盤を複数の岩石
に割岩した場合、これらの岩石は、油圧式割岩機などに
よって導入されたクラックによって、相互に分離されて
いるものの、この状態でワイヤーを架け渡すことは不可
能である。そこで、このような状態にある岩石について
も、簡単に吊上げ、搬出することができる汎用性に優れ
た岩石の吊上げ方法が要望されていた。

【０００５】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、岩石を確実に吊上げることができる汎用性に優れ
た岩石の吊上げ方法、該吊上げ方法に適した岩石の吊上
げ装置、ならびに該吊上げ方法を用いた岩盤掘削工法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる岩石の
吊上げ方法は、上記目的を達成するため、岩石の表面か
ら少なくとも１つ以上の削孔を形成する削孔形成工程
と、各削孔に鋼管を挿入する鋼管挿入工程と、前記鋼管
の先端部を径方向に拡張し、前記鋼管の先端外周面を前
記削孔の内壁面と係合させる係合工程と、その先端外周
面を削孔内壁面と係合させた状態で前記鋼管を上昇させ
て前記岩石を吊上げる吊上げ工程とを備えている。

【０００７】このように構成された吊上げ方法では、岩
石に形成された削孔内に鋼管が挿入された後、その先端
部が径方向に拡張されて、鋼管の先端外周面が削孔内壁
面と係合される。そして、その係合状態のまま鋼管が上
昇されて岩石が吊上げられる。したがって、従来のよう
にワイヤーで吊上げ可能な岩石はもとより、ワイヤー切
断の可能性があり、ワイヤーによる吊上げが困難である
ような岩石（例えば、鋭角部を有する岩石）や割岩処理
によって複数の岩石に割岩された状態でワイヤーを架け
渡すことができない岩石についても、確実に吊上げるこ
とができる。

【０００８】ここで、岩石が比較的大きな場合には、複
数の削孔を岩石に形成し、すべての削孔に鋼管を挿入
し、各鋼管先端部を径方向に拡張させて鋼管先端外周面
を削孔内壁面と係合させた後、その係合状態のまま全て
の鋼管を同時に上昇して岩石を吊上げるのが望ましい。
こうすることで、大型の岩石についても、より確実に吊
上げることができる。

【０００９】この発明にかかる岩石の吊上げ装置は、上
記した岩石の吊上げ方法に適した装置であって、岩石に
形成された削孔内に挿入可能で、しかも、その先端部が
径方向に拡張可能となっている鋼管と、前記鋼管内に挿
通された状態で前記削孔内に挿入可能で、その先端部が
前記鋼管内径よりも大きな外径を有し、しかも前記鋼管
先端部から裾広がりの状態で先端側に突出する鋼棒と、
前記鋼管に対して前記鋼棒を相対的に前記鋼管の後端側
に移動させることで前記鋼棒先端部によって前記鋼管先
端部を径方向に拡張させる拡張手段とを備えている。

【００１０】このように構成された吊上げ装置では、鋼
管に鋼棒が挿通された状態で岩石の削孔内に挿入され
る。このとき、鋼棒の先端部は鋼管内径よりも大きな外
径を有し、しかも鋼管先端部から裾広がりの状態で先端
側に突出している。そして、拡張手段によって鋼棒が鋼
管に対して相対的に鋼管後端側に移動すると、鋼棒先端
部が鋼管先端部を径方向に拡張させる。こうして、鋼管
先端外周面が削孔内壁面と係合し、その後、その係合状
態にまま上記のように鋼管を上昇させることで岩石を確
実に吊上げることができる。

【００１１】また、鋼管先端部に、外径が連続的あるい
は不連続的に変化する岩石係合部を設けると、この岩石
係合部が削孔内壁面としっかりと係合し、係合強度を高
めることができ、岩石の吊上げをより確実なものとする
ことができる。

【００１２】この発明にかかる岩盤掘削工法は、岩盤の
うち所定の掘削領域を部分的に掘削する岩盤掘削工法で
あって、前記掘削領域を掘削するのに先立って、予め前
記掘削領域を取り囲むように前記岩盤に閉ループ状に周
回溝を形成する溝形成工程と、前記掘削領域を複数の岩
石に分割する割岩工程と、前記割岩工程により形成され
た複数の岩石のうちの一の岩石を、請求項１または２記
載の岩石の吊上げ方法によって前記掘削領域から搬出す
る搬出工程とを備えている。

【００１３】このように構成された岩盤掘削工法では、
岩盤の掘削領域が複数の岩石に分割されるが、この割岩
直後の岩石に対してワイヤーを架け渡すことは上述のよ
うに不可能であるが、請求項１または２記載の吊上げ方
法を用いることで割岩直後の岩石を吊上げ、掘削領域か
ら搬出することが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、この発明にかかる岩石の
吊上げ装置の一の実施形態を示す斜視図であり、また図
２は図１の吊上げ装置の側面図である。この吊上げ装置
１は、これらの図に示すように、岩石２に予め形成され
た削孔２１内に鋼管３を挿入し、この鋼管３の先端部３
１を径方向に拡張させることで鋼管先端部３１を削孔内
壁面２１１と係合させた後、この係合状態のまま鋼管３
を上昇させることで岩石２を吊上げる装置である。この
吊上げ装置１は、大きく４つの構成要素、つまり鋼管３
と、鋼管３に挿通される鋼棒４と、鋼棒４を鋼管３に対
して相対移動させて鋼管先端部３１を径方向に拡張させ
る拡張機構５と、吊手部６とに分けられる。以下、各構
成要素について詳述する。

【００１５】鋼管３は岩石２に形成されている削孔２１
内に挿入可能となっており、その先端部３１には、その
長手方向に２本のスリット３１１が設けられ、径方向
（図２の左右方向）に拡張可能となっている。また、こ
の鋼管先端部３１には、図３に示すように、複数の溝３
１２が形成されており、後述するようにして鋼管先端部
３１が径方向に拡張すると、削孔内壁面２１１としっか
り係合する。このように、この実施形態では、複数の溝
３１２を設けることで岩石２との係合強度を高めている
が、係合強度を高める構成としては、このように複数の
溝３１２を設けた岩石係合部を鋼管先端部３１の外周面
に形成する以外に、岩石係合部として鋼管先端部３１の
外周面に凹凸部を設けたり、係合部材を埋め込んだりし
てもよい。つまり、鋼管先端部３１の外径を連続的ある
いは不連続的に変化させることで、岩石２との係合強度
を高めるようにすればよい。

【００１６】このように構成された鋼管３に対して鋼棒
４が挿通可能となっている。この鋼棒４は、図１および
図２に示すように、鋼管３の先端側より挿通されてお
り、この挿通状態で削孔２１内に挿入可能となってい
る。また、この鋼棒先端部４１は鋼管３の内径よりも大
きな外径を有し、しかも鋼管先端部３１から裾広がりの
状態で先端側に突出している。したがって、図３（ａ）
に示すように、鋼棒先端部４１が鋼管先端部３１から十
分に先端側（同図の下方側）に突出している場合には、
鋼管先端部３１は真っ直ぐ下方に伸びて、削孔内壁面２
１１と非接触状態に維持されている。これに対し、次に
説明する拡張機構５によって鋼棒４が鋼管３に対して相
対的に後端側（同図の上方向）に移動されると、同図
（ｂ）に示すように、鋼棒先端部４１が鋼管先端部３１
内に入り込み、その結果、鋼管先端部３１は径方向（同
図の左右方向）に拡張されるとともに、複数の溝３１２
が形成されている外周面が削孔内壁面２１１と係合す
る。なお、符号４４は、鋼棒４の中心軸に沿って貫通し
て設けられたエアー注入孔である。

【００１７】このように鋼棒４を鋼管３に対して相対移
動させる拡張機構５は次のように構成されている。この
拡張機構５では、図１および図２に示すように、押え板
５１が削孔２１を塞ぐように岩石２の表面上に配置され
ている。この押え板５１の表面中央部には、鋼棒中央部
４２の外径より大きく、かつ鋼管３の内径よりも小さな
貫通孔５１１が穿設されており、鋼棒４のうち削孔２１
から突出している部分が貫通孔５１１を貫いて上方に延
びている。一方、鋼管３については、その上端部が押え
板５１の裏面と当接している。

【００１８】この押え板５１の上面側では、２本の油圧
シリンダ５２，５３が鋼棒中央部４２と略平行に配置さ
れており、各油圧シリンダ５２，５３の一方端部５２
ａ，５３ａが押え板５１に取付けられるとともに、他方
端部５２ｂ，５３ｂが支持ブロック５４，５５と連結さ
れている。

【００１９】これらの支持ブロック５４，５５は鋼棒中
央部４２の細径部４２１に対応して配置されており、吊
手部６の連結ブロック６１，６２とともに、ボルト・ナ
ットなどの締結部材７１によって細径部４２１と連結さ
れている。このため、油圧シリンダ５２，５３のピスト
ンロッドが縮んでいる状態では、鋼棒先端部４１が鋼管
３に対して下方に位置しており、図３（ａ）に示すよう
に、鋼棒先端部４１が鋼管先端部３１から十分に先端側
（同図の下方側）に突出して、鋼管先端部３１は削孔内
壁面２１１と非接触状態に維持されており、削孔２１内
に鋼管３および鋼棒４を挿入可能となっている。一方、
油圧シリンダ５２，５３のピストンロッドを伸張させる
と、支持ブロック５４，５５が吊手部６の連結ブロック
６１，６２とともに上方移動する。このとき、鋼管３の
上端部は押え板５１によって押え付けられているため、
削孔２１内では、鋼棒４のみが鋼管３に対して相対的に
後端側（同図の上方向）に移動し、図３（ｂ）に示すよ
うに、鋼棒先端部４１が鋼管先端部３１内に入り込み、
その結果、鋼管先端部３１は径方向（同図の左右方向）
に拡張されるとともに、複数の溝３１２が形成されてい
る外周面が削孔内壁面２１１と係合する。

【００２０】このように、この実施形態では、油圧シリ
ンダ５２，５３を駆動源として鋼管先端部３１を径方向
に拡張して鋼管先端部３１を削孔内壁面２１１に係合さ
せているが、駆動源としては油圧シリンダ以外にエアシ
リンダやモータ等の駆動装置を用いることができる。

【００２１】上記のようにして鋼管先端部３１を削孔内
壁面２１１に係合させた状態で岩石２を吊上げるため
に、この吊上げ装置１では、吊手部６が鋼棒４の後端部
４３に取付けられている。この吊手部６では、上記のよ
うに連結ブロック６１，６２の下方端が支持ブロック５
４，５５とともに、締結部材７１によって鋼棒中央部４
２と連結されている。また、連結ブロック６１，６２の
上方端側においても、図２に示すように、ボルト・ナッ
トなどの締結部材７２によって鋼棒後端部４３と連結さ
れている。さらに、これら２つの連結ブロック６１，６
２の頂部には、Ｕ字ボルト６３が取付けられ、連結ブロ
ック６１，６２が相互に連結されている。なお、このＵ
字ボルト６３の両アームには、鋼棒後端部４３に螺刻さ
れたネジ部４３１に螺合された固定板６４が取付けられ
ており、連結ブロック６１，６２、Ｕ字ボルト６３、お
よび鋼棒４を相互に連結固定している。

【００２２】このように鋼棒４の中央部４２および後端
部４３に吊手部６が強固に固定されており、油圧シャベ
ルなどの建設用重機車両のブーム先端に取付けられてい
るフック部をＵ字ボルト６３に引っ掛け、吊上げ装置１
を持ち上げると、鋼管先端部３１で係合している岩石２
が吊上げられ、他の場所に搬出可能となっている。

【００２３】次に、上記のように構成された岩石の吊上
げ装置１を用いた岩石の吊上げ方法について、図１、図
４および図５を参照しつつ説明する。

【００２４】まず、図４に示すように、吊上対象となっ
ている岩石２に対してその表面側より削孔２１を１つ形
成する。この場合、削孔２１を岩石２の重心位置あるい
は近傍に形成するのが望ましい。

【００２５】そして、吊上げ装置１の先端部、つまり鋼
管３および鋼棒先端部４１を削孔２１内に挿入する。こ
のとき、油圧シリンダ５２，５３のシリンダロッドは収
縮されており、鋼棒先端部４１は鋼管先端部３１から十
分に先端側に突出して、鋼管先端部３１は非拡張状態と
なっており（図３（ａ）の状態）、この状態で押え板５
１が岩石２の表面に当接するまで、吊上げ装置１の先端
部の削孔２１への挿入を行う。

【００２６】この挿入完了後、油圧シリンダ５２，５３
のシリンダロッドを伸張させて削孔２１内で、鋼棒４の
みを鋼管３に対して相対的に後端側に移動させることで
鋼管先端部３１の外周面を径方向に拡張させて削孔内壁
面２１１と係合させる。これによって、図１に示すよう
に、吊上げ装置１を岩石２に固定する。

【００２７】それに続いて、建設用重機車両のブーム先
端に取付けられているフック部をＵ字ボルト６３に引っ
掛け、同車両を操作して吊上げ装置１を持ち上げる（図
５）。この吊上げ装置１の持ち上げと同時に、岩石２も
吊上げられ、適当な場所に搬出される。例えば、このよ
うにして搬出した岩石を岩石破砕装置に搬送することで
岩石２を所望サイズの石や砂利などに破砕することがで
きる。

【００２８】以上のように、この発明にかかる岩石の吊
上げ方法によれば、次のような効果が得られる。すなわ
ち、例えば図４に示すように角部が鋭角となっている岩
石２をワイヤーを架け渡して吊上げる場合には、角部で
ワイヤーが切断されるおそれがあるが、この実施形態に
よれば、確実に岩石２を吊上げることができる。なお、
岩石２の形状はこれに限定されるものではなく、任意の
形状の岩石に対して本発明を適用して吊上げることが可
能である。

【００２９】また、岩石が比較的大きな場合には、予め
複数の吊上げ装置１を用意しておき、吊上対象の岩石に
対して複数の削孔を形成し、各削孔に吊上げ装置１をセ
ットし、各吊上げ装置１の鋼管先端部３１を径方向に拡
張させて岩石に固定した後、全ての吊上げ装置１を同時
に持ち上げることで、大型の岩石についても、確実に吊
上げることができる。

【００３０】さらに、次に説明するように、岩盤を割岩
処理によって複数の岩石に割岩した状態では、各岩石に
ワイヤーを架け渡すことは不可能であるが、本発明によ
れば、これらの岩石についても、確実に吊上げることが
できる。その詳細について、以下、図６および図７を参
照しつつ説明する。

【００３１】図６は、上記岩石の吊上げ方法を用いた岩
盤掘削工法を説明するための平面図である。また、図７
は、この岩盤掘削工法における作業手順を示す断面図で
ある。

【００３２】まず、図６に示すように、岩盤８のうち掘
削する領域（以下「掘削領域」という。）８１を取り囲
むように閉ループ状に周回溝８２を所定深さＨ（図７）
で形成する。このとき、上記した溝８２を形成する溝形
成工法としては、従来のように油圧ブレーカも用いても
よいが、複数の削孔を連続して形成してスリット溝を構
成するようにしてもよく、このスリット溝形成工法を用
いることで、従来のように油圧ブレーカを用いる場合に
比べて作業に伴う騒音を大幅に低減することができ、岩
盤８が比較的硬い場合であっても効率良く溝８２を形成
することができ、油圧ブレーカを用いる場合に比べて作
業時間を大幅に短縮することができる。

【００３３】周回溝８２の形成が完了すると、図７
（ａ）に示すように、掘削領域８１内で、しかも周回溝
８２の近傍位置に斜孔８３を形成する。この斜孔８３は
周回溝８２の内底部に向けて形成されており、この斜孔
８３内に油圧式石割機（例えば、平戸金属工業株式会社
製のＫ−２５Ｗ４０Ａ４００）９のウェッジ部９１を挿
入セットした後、油圧式石割機９を作動させる。これに
よって、同図（ｂ）に示すように、周回溝８２の内底部
に向けて加圧クラック８４が発生する。

【００３４】これに続いて、掘削領域８１内に削孔８５
を形成し、上記と同様に油圧式石割機９を用いて岩盤８
に加圧クラック８４を発生させるとともに、掘削部の底
面に相当する位置にクラックを伝播させる。このような
作業を複数回繰り返すことで、図６に示すように、掘削
領域８１を割岩して複数の岩石に分割する。その後、こ
れらの岩石を上記した本発明にかかる吊上げ方法によっ
て吊上げ、掘削領域８１から順次搬出することで、深さ
Ｈの掘削部を形成することができる。

【００３５】以上のように、割岩直後では、図６に示す
ように、岩石はクラック８４によって相互に分離されて
いるが、ワイヤーを架け渡すような隙間が存在しておら
ず、従来のようにワイヤーによる吊上げは不可能であ
る。これに対して、本発明にかかる吊上げ方法を用いる
ことで割岩直後の岩石を吊上げ、掘削領域８１から搬出
することが可能となる。

【００３６】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。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、岩石
に形成された削孔内に鋼管を挿入した後、その先端部を
径方向に拡張して、鋼管の先端外周面を削孔内壁面と係
合し、その係合状態のまま鋼管を上昇することで岩石を
吊上げているため、従来のようにワイヤーで吊上げ可能
な岩石はもとより、ワイヤー切断の可能性があり、ワイ
ヤーによる吊上げが困難であるような岩石（例えば、鋭
角部を有する岩石）や割岩処理によって複数の岩石に割
岩された状態でワイヤーを架け渡すことができない岩石
についても、確実に吊上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる岩石の吊上げ装置の一の実施
形態を示す斜視図である。

【図２】図１の吊上げ装置の側面図である。

【図３】図１の吊上げ装置における鋼管先端部の拡大図
である。

【図４】図１の吊上げ装置を用いた岩石の吊上げ方法を
説明する図である。

【図５】図１の吊上げ装置を用いた岩石の吊上げ方法を
説明する図である。

【図６】この発明にかかる岩石の吊上げ方法を用いた岩
盤掘削工法を説明するための平面図である。

【図７】この岩盤掘削工法における作業手順を示す断面
図である。

【符号の説明】

１…吊上げ装置 ２…岩石 ３…鋼管 ４…鋼棒 ５…拡張機構（拡張手段） ６…吊手部 ８…岩盤 ２１…削孔 ３１…鋼管先端部 ４１…鋼棒先端部 ５１…押え板 ５２，５３…油圧シリンダ ５４，５５…支持ブロック ８１…掘削領域 ８２…周回溝 ８３…斜孔 ８４…クラック ８５…削孔 ２１１…削孔内壁面 ３１２…溝

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 岩石の表面から少なくとも１つ以上の削
   孔を形成する削孔形成工程と、 各削孔に鋼管を挿入する鋼管挿入工程と、 前記鋼管の先端部を径方向に拡張し、前記鋼管の先端外
   周面を前記削孔の内壁面と係合させる係合工程と、 その先端外周面を削孔内壁面と係合させた状態で前記鋼
   管を上昇させて前記岩石を吊上げる吊上げ工程とを備え
   たことを特徴とする岩石の吊上げ方法。
2. 【請求項２】 前記削孔形成工程では、複数の削孔を前
   記岩石に形成し、また前記吊上げ工程では、前記複数の
   削孔に挿入された全ての鋼管を同時に上昇させて前記岩
   石を吊上げる請求項１記載の岩石の吊上げ方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の岩石の吊上げ方
   法に用いる岩石の吊上げ装置であって、 岩石に形成された削孔内に挿入可能で、しかも、その先
   端部が径方向に拡張可能となっている鋼管と、 前記鋼管内に挿通された状態で前記削孔内に挿入可能
   で、その先端部が前記鋼管内径よりも大きな外径を有
   し、しかも前記鋼管先端部から裾広がりの状態で先端側
   に突出する鋼棒と、 前記鋼管に対して前記鋼棒を相対的に前記鋼管の後端側
   に移動させることで前記鋼棒先端部によって前記鋼管先
   端部を径方向に拡張させる拡張手段とを備えたことを特
   徴とする岩石の吊上げ装置。
4. 【請求項４】 前記鋼管先端部には、外径が連続的ある
   いは不連続的に変化する岩石係合部が設けられている請
   求項３記載の岩石の吊上げ装置。
5. 【請求項５】 岩盤のうち所定の掘削領域を部分的に掘
   削する岩盤掘削工法において、 前記掘削領域を掘削するのに先立って、予め前記掘削領
   域を取り囲むように前記岩盤に閉ループ状に周回溝を形
   成する溝形成工程と、 前記掘削領域を複数の岩石に分割する割岩工程と、 前記割岩工程により形成された複数の岩石のうちの一の
   岩石を、請求項１または２記載の岩石の吊上げ方法によ
   って前記掘削領域から搬出する搬出工程とを備えたこと
   を特徴とする岩盤掘削工法。