JP3085215B2 - 掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中を掘進して炭
鉱における沿層坑道などを形成する掘進機に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、地下の石炭を採掘する方法とし
て図２０に示すような長壁式採炭法が知られている。こ
の長壁式採炭法は、採掘対象の炭層１の両側に並行な沿
層坑道２，３を掘削すると共に、その先端間を結んで先
端坑道４を掘削し、その先端坑道４にカッターローダ
（ドラムカッタ）などの掘削機械を設置して、先端坑道
４の長壁を手前側（図中矢印ａ方向）に切り崩し、沿層
坑道２，３にかき出してベルトコンベヤなどで搬出する
ものである。

【０００３】この沿層坑道２，３を掘削する機械として
は、図２１に示すような坑道掘進機（コンティニュアス
マイナー）５が公知である。この坑道掘進機５は、機本
体６の前方に延出されたブーム７の先端に円錐台状の掘
削ヘッド８が設けられ、そのブーム７を上下或いは左右
に旋回させることで、所定の断面形状に掘削するように
なっている。掘削した石炭や岩石（ズリ）は、機体前部
に設けられた積込装置９で掻き寄せられ、機体中央を後
方に延びるコンベヤ１０で移送されて、後方にて追従走
行する運搬車両１１に積み込まれるようになっている。
この坑道掘進機５は、通常機本体に乗り込んだ作業者に
より運転されて、クローラ１２で自走する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで前記従来の坑
道掘進機５は、掘削ヘッド８の大きさが掘削すべき断面
に比べて小さいので、掘進能率が悪いという問題があっ
た。近来にあっては沿層坑道２，３が数キロにも及ぶ採
炭が行われているので、結果的に沿層掘進に対して多く
の時間を費やすこととなり、採炭工程全体の工期が極め
て長くなってしまう。

【０００５】このような課題を解決するため、シールド
掘進機にて実績のある二連形のカッタを採用して、切羽
の全断面に亘る掘削を行うことが考えられる。しかしな
がら左右に一対の回転カッタを設けた場合、中央上下の
部分に切り残しが生じてしまい、坑道天盤及び床面に突
出部分が形成されることになる。沿層坑道２，３におい
ては、掘削後に周壁の支保のためのロックボルトを挿入
するようになっており、天盤に凹凸があると天盤に対し
て垂直に挿入することが困難になる。また床面に凹凸が
あると、石炭搬出のためのコンベヤを設置したり運搬車
両を走行させるのに支障がでてくる。この掘削断面の対
策として、回転カッタの間の上下に小さな回転カッタを
追加したり、無端のチェーンカッタを切り残し部分に沿
って設ける技術も提案されているが、その駆動系が複雑
になり、掘進機における部品点数の増加及びコスト高な
どをまねいてしまう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決すべく本
発明は、掘進方向の軸回りに回転して地山を掘削する複
数のメインカッタを半径方向に並べた掘進機において、
上記両メインカッタの間に、その並設方向に直線状に掘
削すると共に機体の内外方に移動自在に形成されたトリ
ミングカッタを設けたものである。そのトリミングカッ
タは、並設方向に往復移動して掘削する鋸ぎり状のもの
であるのが好ましい。また本発明は、掘進方向の軸回り
に回転して地山を掘削する複数のメインカッタを半径方
向に並べた掘進機において、上記両メインカッタの間
に、並設方向の軸回りに回転するドラム状に形成され、
その並設方向に直線状に掘削するトリミングカッタを設
けたものである。そのトリミングカッタは、機体の内外
方に移動自在に形成されることが好ましい。

【０００７】上記構成によって、トリミングカッタはメ
インカッタの切り残し部分を掘削して、坑道のメインカ
ッタ間の周壁を平滑なものとする。その駆動は往復移動
又は自転のみであるので、駆動系が複雑になることがな
い。またトリミングカッタを機体の内外方に移動自在と
することにより、余掘り量の調整やビットの点検或いは
交換等を容易に行うことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。

【０００９】図１は、本発明にかかわる掘進機を炭鉱に
おいて沿層坑道を掘削形成する場合の第一の実施の形態
を示したものである。この掘進機は、地山（炭層又は岩
盤）１４を掘削するカッタ２１と、カッタ２１の後方に
連ねられて、掘削形成された沿層坑道２，３の周壁を支
えるフレーム２２とを備えたものであって、カッタ２１
として、掘進方向の軸回りに回転しその半径方向（左右
方向）に並設された一対のメインカッタ６１，６２と、
これらメインカッタの間で左右方向に往復して掘削する
鋸ぎり状のトリミングカッタ６３，６４とが設けられて
構成されている。すなわちメインカッタ６１，６２によ
り切り残された部分（図中二点鎖線内Ｑ）を上下のトリ
ミングカッタ６３，６４によって掘削し、正面視で左右
方向に長い長円形の形状に全断面掘削するようになって
いる。

【００１０】メインカッタ６１，６２は、回転軸となる
シャフト６５と、シャフト６５から放射状に延びた三本
のスポーク６６と、スポーク６６の長手方向に所定の間
隔で前方に突出されたビット（カッターピック）６７と
で構成されている。ビット６７は円弧状の硬質金属チッ
プにて形成されている。なおシャフト６５の前端にもビ
ット６８が円弧状に植設されている。またこのシャフト
６５またはスポーク６６に水噴射用ノズルを設けて、切
羽に対して粉塵抑止及び切削火花防止のための噴霧を噴
射させるようにしてもよい。そして左右のメインカッタ
６１，６２は、そのスポーク６６が同一平面上に、且つ
一方のスポーク６６が他方のスポーク６６の中間に入り
込むような位相関係で並設されている。

【００１１】またシャフト６５は、図４に示すように後
方に延出されて、フレーム２２を構成する本体フレーム
２５の鉛直部３４に軸支されていると共に、その延出端
にギヤ６９が設けられている。このギヤ６９は、本体フ
レーム２６の下部３３に載置された電動モータ７０のギ
ヤ７１に噛合されている。ギヤ７１と電動モータ７０と
の間には減速機７２が設けられている。すなわち電動モ
ータ７０の回転力が一対のメインカッタ６１，６２に適
宜伝達され、これらが互いに反対方向に回転駆動され
て、前方の切羽に対して掘削を行うようになっている。
そして図５に示したように、スポーク６６の外周端側６
６ａは着脱可能に分割され、後述するように縮径される
フレーム２２に相応して短くなるように形成されてい
る。この分割構造としては、例えばスポーク６６の分割
面７３を凹凸に形成して嵌め合わせるようにし、ボルト
・ナット（図示せず）にて締結するようにすればよい。
なお図５では、縮径時に上方或いは左右に突出するスポ
ーク６６だけを分割可能な構造として示したが、全スポ
ーク６６を短縮可能に形成しても構わない。

【００１２】さらにスポーク６６の背面側にはバケット
７４が設けられ、掘削した石炭或いは岩石を掬い取っ
て、シュート７５を経由して搬出用のコンベヤ７６に投
入するようになっている。シュート７５は左右のメイン
カッタ６１，６２に対応して二基設けられ、機体中央側
に下降傾斜されている。コンベヤ７６は、図４に示した
ように、シュート７５の下方且つ前方側に位置されたロ
ーラ７７に巻き掛けられた無端ベルト７８にて形成され
ている。そして図７に示したように、無端ベルト７８
は、本体フレーム２５内に適宜配置されたガイドローラ
７９により搬送面側が支えられて、若干上昇したのち水
平に後方へ延びて、機体後方に位置された図示しない別
のコンベヤ或いは運搬車両に、掘削した石炭或いは岩石
を搬送するようになっている。

【００１３】トリミングカッタ６３，６４は、所定の長
さのカッタ本体８０と、その一側の長手方向に沿って所
定の間隔で植設されたビット８１とで形成され、メイン
カッタ６１，６２のバケット７４の後方近傍において、
前方部フレーム２３の前端に設けられている。すなわち
上側のトリミングカッタ６３が上部フレーム２６に、下
側のトリミングカッタ６４が本体フレーム２５の下部３
３にそれぞれ配置されている。図２にも示すように、カ
ッタ本体８０は、箱状のブラケット部材８２にビット８
１の部分が露出する状態で収容され、左右方向に伸びた
ガイドロッド８３に移動ブロック８４を介して支持され
ている。ガイドロッド８３は、ブラケット部材８２の左
右側板８２ａに両端が支持されている。移動ブロック８
４は、ガイドロッド８３に嵌合されてその長手方向に摺
動自在となっている。移動ブロック８４には復動シリン
ダ８５が連結されている。復動シリンダ８５は、ガイド
ロッド８３と平行に設けられ、そのシリンダ本体８５ａ
の基端がブラケット部材８２の後部の基板８２ｂにブラ
ケット８６を介して支持され、ピストンロッド８５ｂの
先端がブラケット８７を介して移動ブロック８４に連結
されている。すなわち復動シリンダ８５の伸縮により、
トリミングカッタ６３，６４が左右方向に往復するよう
になっている。なおその復動範囲は、ガイドロッド８３
に設けられたストッパ８３ａによって規制されている。

【００１４】そして図３に示すように、ブラケット部材
８２には、トリミングカッタ６３，６４を機体の内方及
び外方に適宜移動させるためのアクチュエータ８８が設
けられている。アクチュエータ８８は、シリンダ部８８
ａの基端がブラケット８９を介して本体フレーム下部３
３或いは上部フレーム２６の内側に軸支され、ピストン
ロッド８８ｂの先端が基板８２ｂの背面側にブラケット
９０を介して軸支されている。そしてその軸支点の近傍
には、基板８２ｂをブラケット９１を介してフレーム３
３，２６に支持するための支軸９２が左右方向に設けら
れている。すなわちアクチュエータ８８の伸縮駆動によ
りブラケット部材８２を支軸９２を中心に俯仰させるこ
とで、トリミングカッタ６３，６４を機体の内外方に移
動自在としている。従って、図３中（ａ）に示したよう
に、通常の掘削においてはトリミングカッタ６３，６４
のビット方向を鉛直方向に対して所定の角度θに、例え
ば45度に保持する。このときのビット８１の位置は、一
対のメインカッタ６１，６２による掘削断面の上端同
士、及び下端同士を接線状に結んだ位置である。また必
要に応じてアクチュエータ８８を縮退させて、図３中
（ｂ）に示したようにブラケット部材８２を図中時計回
りに回転移動させることで、ビット８１を機体内方に向
けると共に、ブラケット部材８２全体を機体内方に位置
させるようになっている。すなわちビット８１の点検或
いは交換を掘進途中において実施できるようになってい
る。また余掘り量の調整や屈曲掘進を行うときは、アク
チュエータ８８を上下両方或いは一方を常時よりも伸長
させて、ビット８１が機体外方に突出するように回転移
動させ、最突出位置（Ｐ）までの任意の位置で保持でき
るようになっている。なおトリミングカッタ６３，６４
を機体内方に向ける際には、ブラケット部材８２が隔壁
３７と干渉することが考えられるので、これを避けるた
めに、図３（ｂ）に示したように、フレーム３３，２６
のアクチュエータ８８を支持している部分を前後方向に
スライド可能に形成して、別のアクチュエータ９３の伸
長によりこの部分を適宜距離Ｌだけ前進させるようにし
てもよい。このほかブラケット部材８２の機体内方側に
は、トリミングカッタ６３，６４により掘削された石炭
等を適宜導くための傾斜ガイド板８２ｃが形成されてい
る。すなわち上側においては石炭等をシュート７５へと
導き、下側においては掘進に従って前方へ押出すように
してメインカッタ６１，６２のバケット７４に掬い取ら
れるようにしている。さらにブラケット部材８２には、
トリミングカッタ６３，６４の掘削反力を充分受けるた
めに、ガイドロッド８３の後方に補助ガイド９４が並設
されている。

【００１５】次にこの実施の形態のフレーム２２の構成
を説明する。図１及び図４に示したように、このフレー
ム２２は、掘進方向前後に適宜分割され、その前方部フ
レーム２３及び後方部フレーム２４が略同様に、沿層坑
道２，３の床面１５に接すると共に機本体を構成する本
体フレーム２５と、天盤１３を支える上部フレーム２６
と、側壁を支える左右の側部フレーム２７，２８とで構
成されている。そしてこれらフレーム２５…２８は、周
方向に所定の間隔を以て隔てられ、カッタ２１による掘
削断面に略相応した外形（長円形）を呈するようになっ
ている。すなわち上部フレーム２６は、横断面が直線状
の上板２９を有して、全体が偏平に組み立てられ、側部
フレーム２７，２８は横断面が円弧状の外側板３０，３
１を有して組み立てられている。本体フレーム２５は、
横断面が直線状の底板３２を有して長方形状に形成され
た下部３３と、下部３３の両側の長手方向前後にそれぞ
れ立設された鉛直部３４と、鉛直部３４の上端間を結ぶ
上横部３５及び上縦部３６とで成り、全体が略直方体状
に組み立てられている。また本体フレーム２５の前端に
は、カッタ２１側と隔てるための隔壁３７が取り付けら
れている。

【００１６】そして本体フレーム２５と上部フレーム２
６及び側部フレーム２７，２８との間には、それぞれ拡
縮用ジャッキ３８，３９が設けられ、機体内方へ縮径で
きるようになっていると共に、その拡縮を案内するガイ
ド４０，４１が設けられている。上部フレーム２６のた
めの拡縮用ジャッキ３８は、本体フレーム２５の左右そ
れぞれの上縦部３６の前後に、シリンダ４２が鉛直方向
に取り付けられ、シリンダ４２から出没されるピストン
ロッド４３の先端が上部フレーム２６の下面に連結され
ている。すなわち上部フレーム２６は、上部フレーム２
６の下面と、本体フレーム２５の上縦部３６の上面との
距離を限度とした所定の昇降範囲で、移動自在となって
いる。そしてガイド４０は、図７に示すように、各鉛直
部３４の上端に立設された筒体４４と、筒体４４と同軸
に上部フレーム２６から垂下された柱体４５とで成り、
柱体４５が筒体４４内を摺動することで、上部フレーム
２６の昇降を案内するようになっている。また左右の側
部フレーム２７，２８のための拡縮用ジャッキ３９は、
本体フレーム２５の両側の前後及び上下にそれぞれ設け
られ、図７に示したように、ジャッキ本体４６が鉛直部
３４の上下に、そのピストンロッド４７の先端が側部フ
レーム２７，２８の内面にそれぞれ取り付けられてい
る。そしてガイド４１は、拡縮用ジャッキ３９の近傍に
並設され、側部フレーム２７，２８の内面から水平に突
出された柱部４８と、鉛直部３４内に区画されて柱部４
８を摺動させる筒部４９とで形成されている（図４参
照）。

【００１７】また前方部フレーム２３と後方部フレーム
２４との間には、掘進に必要な所定の推進力を与えるた
めの推進ジャッキ５０が設けられている。この推進ジャ
ッキ５０は、本体フレーム２５の上下左右の四隅の位置
に配置され、ジャッキ本体５１が後方部フレーム２４の
下部３３及び上縦部５２に、その長手方向に沿って設け
られている。このため特に上縦部５２は、推進ジャッキ
５０を充分支持できるように、前方部フレーム２３の上
縦部３６よりも若干堅牢に形成されている。また後方部
フレーム２４の左右の拡縮用ジャッキ３９及びガイド４
１は、この推進ジャッキ５０と干渉しない位置に設けら
れている。そして推進ジャッキ５０のピストンロッド５
３の先端は、前方部フレーム２３の本体フレーム２５の
後端に着脱自在に連結されている。すなわち推進ジャッ
キ５０が、拡縮用ジャッキ３８，３９の駆動によるフレ
ーム拡縮と適宜連動して伸縮駆動されることにより、後
方部フレーム２４に反力をとって前方部フレーム２３及
びカッタ２１を前進させると共に、前進した前方部フレ
ーム２３に対して後方部フレーム２４を引き寄せるよう
になっている。

【００１８】このほか図４に示したように、前方部フレ
ーム２３の上部フレーム２６には、カッタ２１により形
成された沿層坑道２，３の天盤１３に沿って移動する覆
部材９５が設けられている。この覆部材９５は、上板２
９が二枚重ねに形成されたうちの外側の板として形成さ
れ、内側の板９６に対して摺動自在となっている。そし
て上部フレーム２６にはシリンダ９７が設けられ、ピス
トンロッド９７ａの先端が覆部材９５に連結されて、そ
の伸長によりカッタ２１の前方へ突出するようになって
いる。すなわち掘進途中でのメインカッタ６１，６２の
ビット交換或いは保守点検の際には、機体を若干後退さ
せてから、切羽とカッタ２１の間に生じたスペースに作
業者が入って作業することになるが、この際に天盤１３
からの落石などを防いで、作業者の安全を確保できるよ
うになっている。

【００１９】また図７に示したように、本体フレーム２
５には通気のためのベントパイプ９８が設けられてい
る。そして後方部フレーム２４には各ジャッキ（３８，
３９，５０…）のためのパワーユニット、及び掘進を制
御するための運転室（図示せず）などが設けられてい
る。この運転室は、フレーム２２から隔てられた坑口側
に設けて遠隔操作にて掘進操作を行うようにしてもよ
い。さらに後方部フレーム２４の後部デッキ（図示せ
ず）にはロックボルト９９を沿層坑道２，３の天盤１３
及び側壁に挿入するためのボルト挿入装置100 が備えら
れている。なおこのボルト挿入装置100 は、後部デッキ
に備えるとは限らず、掘進に追従して走行する走行車な
どに別途搭載するようにしてもよい。

【００２０】次に上記構成の掘進機により沿層坑道２，
３を掘削する工程を説明する（図８参照）。まず推進ジ
ャッキ５０を縮小した状態にしておくと共に、前方部フ
レーム２３はカッタ２１により掘削される断面よりも僅
かに小さい外形となるように、拡縮用ジャッキ３８，３
９を縮退させて縮径状態にする。すなわち天盤１３と上
部フレーム２６の上面との間には適宜な隙間Ｓ₁ が形成
されている状態にあり、側壁と側部フレーム２７，２８
との間にも同様な隙間（図示せず）が形成されている。
そして後方部フレーム２４は、拡縮用ジャッキ３８，３
９の伸長により、本体フレーム２５の他、各フレーム２
６…２８が全周に亘って周壁に対して適宜圧接した状態
にする（図８のａ）。この状態でメインカッタ６１，６
２及びトリミングカッタ６３，６４を駆動させると共
に、コンベヤ７６を駆動させる。そして推進ジャッキ５
０を伸長させると、メインカッタ６１，６２はその回転
及び押圧力によって切羽の略全面の掘削を行い、トリミ
ングカッタ６３，６４はそのメインカッタ６１，６２に
よって切り残された部分を掘削する（図８のｂ）。

【００２１】この際、トリミングカッタ６３，６４は、
一対のメインカッタ６１，６２による掘削断面の上端同
士、及び下端同士を接線状に結んだ位置に切り込むのみ
であるが、切り残された上下の略三角形の部分（Ｑ）
は、炭層の性質上、亀裂が入るとその自重或いは振動な
どにより容易に地山１４から剥離される。カッタ２１に
より掘削された石炭或いは岩石は、バケット７４により
掬い取られ、シュート７５及びコンベヤ７６により後方
へ搬出される。また余掘り量の調整を行うときは、トリ
ミングカッタ６３，６４のアクチュエータ８８を適宜伸
縮させて、上下のビット８１の位置及び方向を変える。
さらに炭層の傾斜角度が変化するなど、沿層坑道２，３
を上下方向に屈曲或いは屈折させる必要がある場合は、
推進ジャッキ５０の伸縮速度（長さ）を上下で変えると
共に、上下のビット８１の位置及び方向を変えること
で、円滑に掘進方向を転換できる。例えば下降傾斜させ
る場合は、下側のトリミングカッタ６４のアクチュエー
タ８８を伸ばして、ビット８１の向きを底板３２から大
きく突出させる。

【００２２】そして推進ジャッキ５０が最大に伸長する
まで掘進したなら（図８のｃ）、前方部フレーム２３の
拡縮用ジャッキ３８，３９を伸長させて、その上部フレ
ーム２６及び側部フレーム２７を周壁に圧接した状態
（Ｓ₂ ）にすると共に、後方部フレーム２４の拡縮用ジ
ャッキ３８，３９を縮小させて、各フレーム２６，２７
を天盤１３及び側壁から離間させる。すなわち後方部フ
レーム２４の上部フレーム２６の上面と天盤１３との間
には適宜な隙間Ｓ₁ が形成された状態となる。この状態
で推進ジャッキ５０を縮退させて、後方部フレーム２４
を前方に引き寄せる（図８のｄ）。この引き寄せと並行
して、或いは引き寄せ完了後に、掘進した区間の天盤１
３及び側壁に、ロックボルト挿入用の孔をボルト挿入装
置100 に備えられたドリルにて開け、その孔を利用して
安定化のための薬液注入を行うと共に、ロックボルト９
９を挿入してナットにて固定する。この支保に際して
は、ロックボルト９９の固定にネット等を併用してもよ
い。そして推進ジャッキ５０を最小に縮退させたなら
（図８のｅ）、再び前方部フレーム２３を縮径させ、後
方部フレーム２４を拡径させて、最初の状態（図８の
ａ）に戻し、掘進を継続する。

【００２３】掘進が計画長に達したなら、各拡縮用ジャ
ッキ３８，３９を最大限に縮退して、フレーム外形が沿
層坑道２，３の断面よりも大幅に小さくなるように縮径
する（図５の実線の状態）。すなわちフレーム２６…２
８と天盤１３及び側壁との間に大きな隙間が形成される
状態にする。そして推進ジャッキ５０のピストンロッド
５３と前方部フレーム２３との連結を解除して、沿層坑
道２，３を走行する牽引車（図示せず）に後方部フレー
ム２４を連結させる。そして牽引車を坑口側に走行させ
ることにより、まず後方部フレーム２４を搬出する。こ
のとき後方部フレーム２４の後端を少し持ち上げること
で、その前端のみが接地した状態にし、摩擦抵抗を小さ
いものにする。この牽引のために、後方部フレーム２４
の前端下部にローラなどを設けるようにしてもよい。な
お地山１４が石炭層であれば、掘削面（底面１５）は平
滑であり、摩擦係数μは微少なものであるので、牽引に
際しての大きな障害とはならず、比較的小形の牽引車に
て迅速に搬出できる。この搬出が終了したなら、続いて
前方部フレーム２３に牽引車を連結する。このとき下側
のトリミングカッタ６４がフレーム外面と同一位置の状
態、或いは突出した状態のままにしておくと、接地によ
る摩擦抵抗が大きくなり、またカッタ損傷のおそれも生
ずるので、アクチュエータ８８を縮小させて、図３
（ｂ）に示したように、機体内方に収容した状態にす
る。そして牽引車の走行により、後方部フレーム２４と
同様にして搬出する。なお場合によっては前方部フレー
ム２３及び後方部フレーム２４を連結された状態のまま
牽引車に連結して、その走行により搬出するようにして
もよい。

【００２４】沿層坑道２，３の掘削が終了すると、その
先端同士を結ぶ先端坑道４を掘削する（前出図９参
照）。この掘削に際して、沿層坑道２，３に引き続き同
じ掘削機で掘削すべく、その向きを直角に変えてもよい
が、狭いスペースで向きを変えることは困難であり、ま
たこの先端坑道４は沿層坑道２，３に比べると極めて短
いので、本発明の掘進機を搬出した後に、従来の坑道掘
進機（前出図１０参照）を搬入して掘削するものとす
る。この掘削が終了したなら、ドラムカッタを先端坑道
４に搬入設置して、二本の沿層坑道２，３の間の炭層を
掘削し、本格的な採炭を行う。

【００２５】このように、沿層坑道２，３を掘削するた
めのカッタ２１として、掘進方向に伸びたシャフト６５
を回転軸として回転駆動される一対のメインカッタ６
１，６２と、その間の上下において左右に往復するトリ
ミングカッタ６３，６４とを備えたので、所定の長円形
の掘削断面を一挙に掘削することができ、掘進効率を大
幅に向上させることができる。そしてトリミングカッタ
６３，６４は復動シリンダ８５の伸縮によって駆動され
るので、そのガイドロッド８３を含めてもコンパクトな
構造にでき、過度な部品点数の増加、コスト高及び大規
模化を防ぐことができる。またトリミングカッタ６３，
６４を機体の内外方に移動自在に形成して、アクチュエ
ータ８８により移動保持させるようにしたので、そのビ
ット交換や上下別の余掘り量、さらには上下方向の屈曲
掘進を容易に行うことができる。

【００２６】またこの実施の形態では、カッタ２１によ
り形成された沿層坑道２，３の周壁を支えるフレーム２
２を備え、かつフレーム２２を縮径自在に形成したの
で、ロックボルト９９の施工を並行して行えることで、
掘進効率が大幅に向上するとともに、掘進後の搬出を極
めて容易に且つ迅速に行うことができ、沿層坑道２，３
の掘進及び採炭の大幅な工期短縮に貢献できる。そして
フレーム２２を前後に分割して、その間に推進ジャッキ
５０を設けたので、フレーム拡縮自在の構成と相俟っ
て、機体自重による床面１５との摩擦力に依存すること
なく、推進反力を確実にとることができ、掘進速度のよ
り一層の向上が達成される。

【００２７】次に本発明の第二の実施の形態を説明す
る。図９及び図１０に示すように、この掘進機は、一対
のメインカッタ111 ，112 の間に設けられるトリミング
カッタ113 ，114 として、メインカッタ111 ，112 の並
設方向（左右方向）の軸を中心にして回転するドラム状
のカッタが設けられている。この実施の形態のメインカ
ッタ111 ，112 は、放射状に延びた三本のスポーク115
が断面円形を呈し、そのスポーク115 にビット116 が千
鳥状に植設されて成る。すなわち図１１乃至図１３に示
すように、スポーク115 の前端の位置（正面視でスポー
クセンターＣｓの位置）に、一列目のビット 116ａが等
間隔でスポーク長手方向に設けられ、二列目のビット 1
16ｂが一列目のビット 116ａの間で且つそのカッタ回転
方向Ｒ後方側に設けられている。ビット116 は、先端が
尖った円柱状の硬質金属チップで成り、ホルダー117 に
て所定の方向に保持されている。この実施の形態では、
図１３に示したように、スポーク軸方向で見て切羽Ｋの
面に対して約45度の角度を以て当たるように、回転方向
Ｒ前方に向けられている。またスポーク115 の先端部に
は、スポーク115 の長手方向端部から若干突出したビッ
ト 116ｃが設けられ、スポーク端面に対して所定の角度
α（例えば45度）だけ傾くように保持されている（図１
２参照）。すなわち平断面で見て切羽Ｋの両側角部が斜
めに（符号Ｋ₁）切削されるようになっている。なおビ
ット116 は、図９及び図１０に示したように、スポーク
115 の根元部分118 及びシャフト119 の前端面にも配設
されている。これら根元部分118 及びシャフト119 の前
端面は、スポーク115 の前端よりも前方に位置してお
り、中央側のビット 116ｄがスポーク115 のビット 116
ａ…116ｃよりも若干先行するようになっている。

【００２８】また図９及び図１０に示したように、スポ
ーク115 の裏側にはバケット120 が取り付けられ、その
軸心側に円弧状のバケットガイド121 が設けられてい
る。すなわちバケット120 によって掬われた石炭又は岩
石（ズリ）がシュート122 に入るまではこぼれないよう
に、バケット120 がバケットガイド121 に沿って回転移
動するようになっている。シュート122 は、メインカッ
タ111 のシャフト119 よりも上方の位置から適宜屈曲さ
れて機体中央下部に且つ後方へと延び、そのシュート端
がコンベヤ123 の先端の上方近傍に位置されている。

【００２９】図１４及び図１５にも示すように、トリミ
ングカッタ113 ，114 は、所定の直径及び長さのドラム
軸体124 と、ドラム軸体124 の外周に配設されたビット
125とで成る。ビット125 は、メインカッタ111 ，112
のビット116 と同様に、円柱状の硬質金属チップがホル
ダー126 に支持されて成り、ドラム軸体124 の全周に亘
って設けられている。その配列は、ドラム軸体124 の軸
方向に等間隔で、且つ三段の千鳥配列で合計六列となっ
ている。ホルダー126 は、ドラム軸体124 の外周に設け
られた半割り構造の筒体ブラケット127 に一体的に取り
付けられている。筒体ブラケット127 の分割端にはフラ
ンジ128 が形成され、ボルト129 にてドラム軸体124 に
着脱されるようになっている。筒体ブラケット127 は軸
方向にも適宜分割されている。図１６及び図１７にも示
すように、ドラム軸体124 の長手方向両端は上部フレー
ム２６及び本体フレーム２５に軸受部材130 を介して軸
支されている。軸受部材130 は、ドラム軸体124 の端部
を囲繞する軸孔を有し、その軸孔に設けられたベアリン
グ131 によってドラム軸体124 を回転自在に支持してい
る。そしてドラム軸体124 の両端には油圧モータ132 が
設けられ、その出力端133 がギヤカップリング134 を介
してボルト135 にてドラム軸体124 の端部に連結されて
いる。油圧モータ132 の本体は、そのフランジ136 がボ
ルト137 により軸受部材130 の端面に取り付けられてい
る。なおこの実施の形態では、油圧モータ132 をドラム
軸体124 の両側に設けてドラム軸体124 を回転させるよ
うにしたが、いずれか一方の端部に設ける構成でもよ
い。ギヤカップリング134 は、ドラム軸体124 からの捩
じれ等の有害な荷重が油圧モータ132 に伝達されないよ
うにこれを吸収するもので、出力端133 の外周に嵌合さ
れ、出力端133 の先端に設けられた押え板138 及びボル
ト139 にて保持されている。またドラム軸体124 の軸心
位置には水管140 が設けられ、図１５に示したように、
その水管140 から放射状に延びた通孔141 によって、筒
体ブラケット127 の外周に設けられたノズル142 に連絡
している。このノズル142 はビット125 の位置を避けて
多数配置されている。水管140 は、油圧モータ132 内を
貫通する水路（図示せず）を介して、油圧モータ132 の
基端に取り付けられたウォータースイベル142 に連結さ
れ、少なくとも油圧モータ132 の回転駆動中は水が供給
されるようになっている。すなわち水の噴射によって、
トリミングカッタ113 の切削回転に伴って発生する粉塵
を抑えるようになっている。

【００３０】図１７は下部に設けられたトリミングカッ
タ114 の端部を示したもので、軸受部材130 の外周には
径方向の一方に延びたフランジ部143 が形成され、その
延出端には左右方向に延びたピン144 が設けられてい
る。そして軸受部材130 は、本体フレーム２５の前端板
145 に取り付けられたブラケット板146 に、このピン14
4 を介して軸支されている。ブラケット板146 及びフラ
ンジ部143 の上部には俯仰用シリンダ147 が設けられて
いる。俯仰用シリンダ147 の基端は、左右方向のピン14
8 を介してブラケット板146 に軸支され、ピストンロッ
ド149 の先端はフォーク部材150 及びピン151 を介して
フランジ部143 の上部に連結されている。すなわちピス
トンロッド149 の伸長によってトリミングカッタ114 は
機体の下方に突出し、縮退することによって機体内方に
入るようになっている。通常の掘進時には、トリミング
カッタ114 のビット切削回転（図中仮想円150 にて示
す）の下端が、本体フレーム２５の下面と同じレベル15
1 に保持され、余掘りを行うときはそれよりも突出した
レベル152 に保持される。また前端板145 には、フラン
ジ部143 のピン144 の上下の延出端面153 に当接し、そ
の揺動範囲を規制するストッパ154 が設けられている。
なお上部のトリミングカッタ113 も下部のトリミングカ
ッタ114 と同様に構成されている。すなわち図１０に示
したように、軸受部材130 のフランジ部155 が本体フレ
ーム２５の上端部156 に取り付けられたブラケット板15
7 に軸支され、俯仰用シリンダ158 の伸縮によって機体
の上方へ移動自在となっている。すなわち上下別個の俯
仰用シリンダ147 ，158 によって、方向制御などのため
の余掘りができるようになっている。

【００３１】また図１８に示すように、トリミングカッ
タ113 ，114 の長手方向中央には中間支持ブラケット15
9 が設けられている。中間支持ブラケット159 は、半割
り構造となっており、前方の半円筒部160 の外周には放
射状に固定ビット161 が取り付けられ、後方部分162 と
はボルト163 にて接合されている。後方部分162 は、軸
受部材130 のフランジ部143 と同様に延出され、その延
出端が、本体フレーム２５の前端板145 に設けられたブ
ラケット板164 にピン165 を介して軸支されている。ま
たピン165 の上方には中間支持ブラケット159 の後方部
分162 の上部を貫通する補強ロッド166 が設けられ、そ
の両端 166ａは両側のブラケット板130のフランジ部143
に接続されている。すなわち補強ロッド166 はドラム
軸体124と平行に延びて、軸受部材130 及び中間支持ブ
ラケット159 を一体化している。

【００３２】このようにトリミングカッタ113 ，114 を
ドラム状に構成したことで、メインカッタ111 ，112 に
より切り残された部分（Ｑ）の全体を掘削することがで
き、前記第一の実施の形態で示した鋸ぎり状のトリミン
グカッタ６１，６２による線状の切削よりも、円滑に且
つ確実に水平天盤１３及び床面１５を形成することがで
きる。この他の構成及び作用効果は、前記第一の実施の
形態と同様なので、対応する構成に同一の符号を付し、
その説明を省略する。

【００３３】なお以上の実施の形態においてはメインカ
ッタを一対設けたものを示したが、三個以上並べるよう
にしてもよい。すなわち図１９に示すように、同じ構成
の三台のメインカッタ171 ，172 ，173 を左右方向に一
列に並べて、その間の上部及び下部にそれぞれトリミン
グカッタ174 ，175 を設け、左右方向に長い長円形の掘
削断面を形成するようにしてもよい。なおこの図示例で
はメインカッタ171 …173 として円弧状のビット６７，
６８を有したものを、またトリミングカッタ174 ，175
として鋸ぎり状のものを示したが、前記第二の実施の形
態で示したような千鳥配列のビットを有したメインカッ
タ及びドラム状のトリミングカッタで構成してもよい。

【００３４】またフレーム２２の周方向の分割間隔及び
拡縮範囲は、掘進及び後退に支障ない程度であればよ
く、掘削断面の大きさやロックボルト９９の頭部の突出
長さ等に対応させて、適宜選択すべきものである。そし
て以上の実施の形態では、フレームを略上下左右の四分
割としたが、全体として拡縮可能に分割形成してあれば
よい。また分割されたフレームが周方向に間隔をあける
ようにするとは限らず、掘進状態では略密閉した状態を
保ち、縮径状態では一部が重なり合うように構成しても
よい。さらに炭鉱の沿層坑道２２を掘進する場合を例示
したが、本発明はこれに限るものではなく、同様の施工
条件下のトンネル掘削に広く適用できるものである。

【００３５】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、所定の掘
削断面を一挙に掘削することができ、掘進効率の大幅な
向上が達成されるとともに、カッタの駆動系が複雑化す
るのを抑えることができる。また余掘り量の調整やビッ
トの点検或いは交換、さらには坑道の屈曲或いは屈折等
を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかわる掘進機の第一の実施の形態を
示した正面図である。

【図２】図１の要部を示した平面図である。

【図３】図２の側面図である。

【図４】図１の全体側面図である。

【図５】図１の動作を示した正面図である。

【図６】図４のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【図７】図４のＥ−Ｅ線矢視断面図である。

【図８】図１の掘進機による掘削工程を示した側断面図
である。

【図９】本発明の第二の実施の形態を示した正面図であ
る。

【図１０】図９の側断面図である。

【図１１】図９の要部を示した正面図である。

【図１２】図１１の平面図である。

【図１３】図１１中のＦ−Ｆ線矢視断面図である。

【図１４】図９のトリミングカッタを示した正面図であ
る。

【図１５】図１４のＧ−Ｇ線矢視断面図である。

【図１６】図１４の要部を示した部分断面図である。

【図１７】図１６の側面図である。

【図１８】図１４のＨ−Ｈ線矢視断面図である。

【図１９】図１の他の実施の形態を示した正面図であ
る。

【図２０】炭鉱における長壁式採炭法を説明するための
斜視図である。

【図２１】従来の掘進機を示した斜視図である。

【符号の説明】 ２，３ 沿層坑道（坑道） １４ 地山 ２１ カッタ ２２ フレーム ６１，６２，111 ，112 メインカッタ ６３，６４ トリミングカッタ（鋸ぎり状） 113 ，114 トリミングカッタ（ドラム状） ６５，119 シャフト（回転軸） ８３ ガイドロッド ８５ 復動シリンダ 132 油圧モータ Ｑ メインカッタによる切り残し部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘進方向の軸回りに回転して地山を掘削
   する複数のメインカッタを半径方向に並べた掘進機にお
   いて、上記両メインカッタの間に、その並設方向に直線
   状に掘削すると共に機体の内外方に移動自在に形成され
   たトリミングカッタを設けたことを特徴とする掘進機。
2. 【請求項２】 上記トリミングカッタが、並設方向に往
   復移動して掘削する鋸ぎり状のものである請求項１記載
   の掘進機。
3. 【請求項３】 掘進方向の軸回りに回転して地山を掘削
   する複数のメインカッタを半径方向に並べた掘進機にお
   いて、上記両メインカッタの間に、並設方向の軸回りに
   回転するドラム状に形成され、その並設方向に直線状に
   掘削するトリミングカッタを設けたことを特徴とする掘
   進機。
4. 【請求項４】 上記トリミングカッタが、機体の内外方
   に移動自在に形成された請求項３記載の掘進機。