JP3225437B2 - 孔壁自立工法 - Google Patents

孔壁自立工法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、穿孔ドリルを使用
して地山にロックボルト孔、アンカーボルト孔、火薬装
填孔等を穿孔する際に、孔壁の崩れを防止する孔壁自立
工法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、種々の目的のために穿孔ドリルを
用いて地山に穿孔する場合、大量の穿孔水、具体的には
毎分30〜60リットルの水を噴射して、その水流によ
り、くり粉を排出しながら穿孔する水穿孔が行われてい
る。
【0003】しかし、この方法によると孔壁に大量の穿
孔水がかかるため、軟岩では孔径が拡大したり、亀裂に
水が浸透したりして、小石等が崩落し、所望の形状の孔
をあけることが困難であった。また、最近ではトンネル
が大断面化し、長尺のロックボルトやアンカーボルトが
用いられるようになり、通常の地山においても、小石等
の崩落が問題となっている。
【0004】そこで、孔壁を自立させる方法として、水
を全く使用せず、圧縮空気を使用して、くり粉を排出す
る穿孔方法があるが、これは粉塵の発生が著しく、作業
環境を悪化させるため、好ましくない。また、気泡を発
生させて、気泡を水の代わりに用いる泡穿孔が特開平5
−287076号等に記載されている。しかし、この方
法では、排出された気泡が非常に消泡されにくく、作業
場所に残留するため、作業環境が劣悪になる。泡を早く
消すには大量の水を散布するか、あるいは消泡剤を散布
しなければならず、効率が悪い。また、これらの泡はく
り粉を含んだ状態で排出ピットへ送られ、ここで泡とく
り粉を分離し、処理しなくてはならない。
【0005】本発明は、上記の問題点を解消すべくなさ
れたもので、粉塵をたてず、しかも気泡も用いずに穿孔
し、孔壁を自立させる方法を提案するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意研究を行った結果、高分子物質の水
溶液を圧縮空気とともに穿孔ドリルの先端から孔壁に噴
射しながら穿孔することにより、孔壁が自立した所望の
形状の孔が得られることを見出し、本発明の完成に至っ
た。
【0007】すなわち本発明の孔壁自立工法は、穿孔ド
リルにて地山に孔をあける際に、孔内の小石、土砂等の
崩落を防止する孔壁自立工法において、天然高分子物
質、カルボキシメチルセルロースを除く半合成高分子物
質、及び合成高分子物質からなる群から選ばれた1種以
上の物質の水溶液を、穿孔ドリル先端から圧縮空気と共
に孔壁に噴射しながら穿孔し、穿孔により生じるくり粉
と前記水溶液とが混合された状態で孔壁表面に付着する
ようになしたことを特徴とするものである。
【0008】上記において、天然高分子物質としては、
デンプン類、マンナン、海藻類、植物粘質物、微生物に
よる粘質物、タンパク質のうちのいずれか、半合成高分
子物質としては、これらの天然高分子物質のアルキレン
オキシド付加物、メチル化物、カルボキシメチル化物、
リン酸化物、カチオン化物のうちのいずれか、合成高分
子物質としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルア
ルコール変成物、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアク
リルアミド、アクリル酸ナトリウムアクリルアミド共重
合体、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコー
ル、ポリビニルピロリドンのうちのいずれかを用いるこ
とができる(請求項2)。
【0009】上記高分子物質水溶液の粘度は、5〜1
0,000mPa・sとするのが好ましい(請求項
3)。
【0010】また、高分子物質水溶液の表面張力は、6
5dyne/cm以上とするのが好ましい(請求項
4)。
【0011】本発明の孔壁自立工法は、ロックボルト
孔、アンカーボルト孔、又は火薬装填 孔を穿孔するのに
好適に用いられる(請求項5)。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の孔壁自立工法では、天然
高分子物質、カルボキシメチルセルロースを除く半合成
高分子物質、及び合成高分子物質から選択された1種又
は2種以上の高分子物質の水溶液を用いる。
【0013】天然高分子物質の例としては、デンプン
類、マンナン、海藻類、植物粘質物、微生物による粘質
物、タンパク質が挙げられる。
【0014】より具体的には、デンプン類としては、各
種の植物から得られるデンプン、α−デンプン等、海藻
類としては、ふのり、寒天、アルギン酸ナトリウム等、
植物粘質物としては、グアーガム、ローカストビーンガ
ム、クインスシードガム、アラビノガラクタンガム、ア
ラビアガム、トラガカントガム等、微生物による粘質物
としては、キサンタンガム、デキストラン、ラムザンガ
ム、ウェランガム、カードラン、ジェランガム等、タン
パク質としては、にかわ、カゼイン、コラーゲン等がそ
れぞれ挙げられる。
【0015】半合成高分子物質の例としては、上記天然
高分子物質を原料として、これにエチレンオキシド、プ
ロピレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加した物
質や、メチル化、カルボキシメチル化、リン酸化、カチ
オン化したもの等が挙げられる。
【0016】合成高分子物質の例としては、ポリビニル
アルコール、ポリビニルアルコール変成物、ポリアクリ
ル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、アクリル酸ナト
リウムアクリルアミド共重合体、ポリエチレンオキサイ
ド、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン等
が挙げられる。
【0017】本発明で用いる上記高分子物質の水溶液
は、粘度が5〜10,000mPa・sであることが好
ましく、より好ましくは10〜5,000mPa・s、
さらに好ましくは20〜2,000mPa・sである。
5mPa・sより小さいと孔壁の亀裂部への浸透が始ま
り、孔壁の自立が充分でなくなる。また、10,000
mPa・sより大きいと水溶液のポンプ圧送時に強力な
ポンプが必要となることから経済的でない。
【0018】また、上記水溶液の表面張力は65dyn
e/cm以上が好ましく、これ未満になると泡立ち性が
生じてきて、上記で記載した泡穿孔による問題点が生じ
るようになる。
【0019】上記水溶液の供給量は、通常の穿孔では毎
分1〜20リットル程度が好ましい。1リットルより少
ないと、くり粉が乾燥状態に近く、発塵が生じる。20
リットルより多いと孔壁の自立効果はあるが、水溶液の
使用量が多くなるため不経済であり、またくり粉のベタ
ツキが大きくなり、足場も悪くなる等の問題が生じ易
い。
【0020】供給量を毎分1〜20リットル程度にする
ことにより、孔壁の自立が保たれるのはもちろんのこ
と、くり粉の排出状態も良く、用いた薬液が分離等の処
理を要する排水として流出することもなく、くり粉は堀
削土として処理することができる。
【0021】上記高分子物質水溶液が圧縮空気と共に、
穿孔ドリルの先端から孔壁に噴射されると、孔壁にぶつ
かると同時にくり粉と衝突して混合され、孔壁表面に付
着する。高分子物質水溶液とくり粉との混合物は、水よ
りかなり粘度が高いので、地山の亀裂部への浸入はほと
んどなく、したがって、小石や土砂の崩落が起こりにく
くなる。また、もともと亀裂が生じている部分では、こ
れらの粘着性くり粉が接着剤の役割を果たし、小石等の
崩落を防ぐ作用をする。
【0022】本発明で用いる穿孔装置は特に限定されな
いが、穿孔装置の一例の概要を図1に記す。
【0023】本図に示すように、穿孔装置は、穿孔ドリ
ル1、穿孔ドリル1の先端にスイーベルジョイント2を
介して取り付けられたロッド3、ロッド3の先端に取り
付けられたビット4、穿孔ドリル1を支持し、ロッド3
を案内するガイドセル5、スイーベルジョイント2に接
続された高分子物質水溶液供給部からなる。高分子物質
水溶液供給部は、水溶液収納部6、圧送ポンプ7、流量
調整装置8、コンプレッサー9及びこれらを相互に接続
する導管よりなる。
【0024】上記穿孔装置においては、コンプレッサー
9より圧縮空気が供給され、一方、高分子物質水溶液
は、圧送ポンプ7で前述の圧縮空気より高圧で圧送さ
れ、流量調整装置8によって所定の流量に調整される。
高分子物質水溶液は、圧縮空気と合流後、スイーベルジ
ョイント2を経てロッド3内に供給され、ロッド3先端
のビット4より噴霧状に噴射される。ビット4は、この
ように高分子物質水溶液を噴射しながら、地山20に穿
孔する。噴射された高分子物質水溶液は、上述したよう
に孔壁21の表面に付着し、小石や土砂の崩落を防止す
る。
【0025】本工法は亀裂の発達している軟弱な岩盤へ
の穿孔はもとより、今後増加してくる大断面トンネルの
長尺ロックボルト孔やアンカーボルト孔の穿孔を通常の
地山において行う場合にも効率的な孔壁自立工法として
有用である。
【0026】さらに、本工法は、大量の水や気泡を用い
ずに穿孔するので、排水処理の必要がなく、また、地山
と定着用モルタルとの接着性がよいことから泡穿孔では
得られない強固な定着性が得られる。
【0027】
【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこの実施例によって限定されるもの
ではない。
【0028】実施例(試験No.1〜5) 亀裂性地山に穿孔装置でもって、長さ4mのロックボル
ト孔を穿孔した。
【0029】表1にそれぞれ示す高分子物質水溶液を調
製し、流量調整装置によって供給量を表1のように調整
した。一方、圧縮空気は調圧弁でもって表1の空気圧と
した。水溶液と圧縮空気とを合流させて、ロッド先端の
ビットより噴霧状に噴射させながら穿孔した。
【0030】穿孔に要した時間を計測することによって
穿孔時間を求めた。また、穿孔後、各孔壁の自立性を調
べた。孔壁の自立性は、各孔にモルタル注入ホースを挿
入し、穿孔位置まで挿入できた場合、自立性が確保され
ていると判断し、途中で挿入が不可能になった場合、自
立性が確保されていないと判断した。
【0031】その後、自立孔についてはモルタル注入し
た上でロックボルトを挿入し、72時間経過後10t荷
重による引き抜き試験を行った。その結果を表2に示
す。
【0032】比較例(試験No.6) 従来の水穿孔用装置を用い、40リットル/分の水を噴
射して、穿孔を行った。上記実施例と同様の方法で、穿
孔時間を測定し、穿孔後、各孔壁の自立性を調べた。ま
た、自立孔についてはモルタル注入およびロックボルト
を挿入し、72時間経過後10t荷重による引き抜き試
験を行った。その結果を表2に併せ示す。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】表2に示したように、実施例(試験No.
1〜5)では自立率が70%以上と非常に高い。また、
穿孔および引き抜き時のつまりがないので、穿孔時間も
短くてすむ。さらにロックボルトをモルタルで定着した
後の10t荷重による引き抜き試験も全て合格した。
【0036】一方、比較例の水穿孔では、自立率が15
%と非常に低く、穿孔時間も途中でのつまりが生じたた
めに長くかかった。
【0037】すなわち、本発明の孔壁自立工法は、孔の
自立性に優れ、穿孔時間が短く効率的で、しかもロック
ボルトの定着性にも優れることが確認された。
【0038】
【発明の効果】請求項1の本発明の孔壁自立工法によれ
ば、高分子物質の水溶液と圧縮空気を穿孔ドリルの先端
から孔壁に噴射しながら、地山を穿孔することによっ
て、小石等の崩落を防ぐことができるので、自立性に優
れた、きれいな孔を開けることができ、穿孔時間も短く
効率的で、しかもロックボルトの定着性も優れている。
【0039】請求項3のように、高分子物質水溶液の粘
度が5〜10,000mPa・sであると、孔壁の自立
性が十分で、ポンプ圧送も容易である。
【0040】また請求項4のように、高分子物質水溶液
の表面張力が65dyne/cm以上であると泡立ちが
生じないため、作業環境悪化等の問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】穿孔装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
1……穿孔ドリル 2……スイーベルジョイント 3……ロッド 4……ビット 5……ガイドセル 6……高分子物質水溶液収納部 7……圧送ポンプ 8……流量調整装置 9……コンプレッサー 20……地山 21……孔壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福與 智 栃木県那須郡西那須野町四区町1534−1 五洋建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 正木 義昭 広島県広島市南区仁保二丁目1番26号 マツダアステック株式会社内 (72)発明者 山中 義則 広島県広島市南区仁保二丁目1番26号 マツダアステック株式会社内 (72)発明者 堀 雄二 滋賀県大津市稲葉台30−9 (72)発明者 本荘 秀一 京都府京都市伏見区桃山南大島町45−16 (56)参考文献 特開 平11−141255(JP,A) 特開 昭59−44485(JP,A) 特開 平1−210591(JP,A) 特開 平7−150875(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21B 7/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 穿孔ドリルにて地山に穿孔する際に、孔
    内の小石、土砂等の崩落を防止する孔壁自立工法におい
    て、天然高分子物質、カルボキシメチルセルロースを除
    く半合成高分子物質、及び合成高分子物質からなる群か
    ら選ばれた1種以上の高分子物質の水溶液を、穿孔ドリ
    ル先端から圧縮空気と共に孔壁に噴射しながら穿孔し、
    穿孔により生じるくり粉と前記水溶液とが混合された状
    態で孔壁表面に付着するようになしたことを特徴とする
    孔壁自立工法。
  2. 【請求項2】 前記天然高分子物質が、デンプン類、マ
    ンナン、海藻類、植物粘質物、微生物による粘質物、タ
    ンパク質のうちのいずれかであり、前記半合成高分子物
    質が、これらの天然高分子物質のアルキレンオキシド付
    加物、メチル化物、カルボキシメチル化物、リン酸化
    物、カチオン化物のうちのいずれかであり、前記合成高
    分子物質が、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコ
    ール変成物、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル
    アミド、アクリル酸ナトリウムアクリルアミド共重合
    体、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコー
    ル、ポリビニルピロリドンのうちのいずれかであること
    を特徴とする請求項1に記載の孔壁自立工法
  3. 【請求項3】 前記水溶液の粘度が5〜10,000m
    Pa・sであることを特徴とする、請求項1又は2に記
    載の孔壁自立工法。
  4. 【請求項4】 前記水溶液の表面張力が65dyne/
    cm以上であることを特徴とする、請求項1〜3のいず
    れか1項に記載の孔壁自立工法。
  5. 【請求項5】 ロックボルト孔、アンカーボルト孔、及
    び火薬装填孔のうちのいずれか1種類を穿孔することを
    特徴とする、請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載
    の孔壁自立工法。
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JP2004332529A (ja) * 2003-04-18 2004-11-25 Atsushi Kato 崩壊性地盤の削孔方法並びにロックボルト工法及びグラウンドアンカー工法
FI20085905L (fi) * 2008-09-25 2010-03-26 Sandvik Mining & Constr Oy Laitteisto pölyn sitomiseksi käytettävän veden määrän säätämiseksi
JP5570780B2 (ja) * 2009-10-06 2014-08-13 第一工業製薬株式会社 地山の穿孔方法、及びそれに用いる排泥促進剤

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