JP3238635B2

JP3238635B2 - 坑道掘進方法及び穿孔装置

Info

Publication number: JP3238635B2
Application number: JP26656796A
Authority: JP
Inventors: 收境; 正士菊池
Original assignee: Nippon Mining and Metals Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 2001-12-17
Anticipated expiration: 2016-09-18
Also published as: JPH1088962A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下に坑道を掘進
するための方法、及びこのような坑道掘進作業時の先進
孔と発破孔などのさく孔（穿孔）作業を行なうための穿
孔装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地下に坑道を掘進する場合には、
切羽において、削岩機を用いて発破孔の穿孔作業を行な
い、発破により岩盤を破砕することにより行なわれてい
る。又、坑道掘進において先進ボーリングは実施されて
いるが、先進孔配列などの定型したパターンはなく、穿
孔機械も先進孔の穿孔と坑道掘進の穿孔作業には異なる
機械が使用されており、掘進工程の効率が悪い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、地下４５０ｍ以上の深部区域における亜鉛鉱石採鉱
現場のように、４０℃以上の高温岩盤の坑道掘進におい
ては、温泉、熱水或は水蒸気などの噴出の可能性があ
る。

【０００４】発破孔の穿孔作業中に、このような温泉、
熱水或は水蒸気が噴出した場合には、作業者にとって極
めて危険な状態となることが考えられる。

【０００５】従って、本発明は、坑道掘進に先立って先
進孔を穿孔し、従って、温泉、熱水或は水蒸気などの噴
出の可能性がある高温岩盤現場においても、事前に温
泉、熱水或は水蒸気などの存在を検知してそれらの圧
力、量を測定したり、又は、温泉、熱水或は水蒸気など
を先進孔より誘導することにより水圧或は水量、ガス圧
或はガス量を事前に低下させることができ、安全に坑道
掘進を行ない得る坑道掘進方法を提供することである。

【０００６】本発明の他の目的は、上記先進孔の穿孔作
業を有効に実施することができ、更には坑道掘進時の発
破孔の穿孔作業にも使用することができ、これによっ
て、温泉、熱水或は水蒸気などの噴出の可能性のある坑
道掘進工程を飛躍的に向上させることのできる穿孔装置
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
坑道掘進方法及び穿孔装置にて達成される。要約すれ
ば、本発明は、（ａ）坑道切羽において、切羽の中央に
先進孔を、又、前記切羽の左右に前記中央の先進孔に対
して側方へと所定の角度にて拡開して延在する側部先進
孔を、所定の孔長にて穿孔する工程、次いで、（ｂ）前
記中央の先進孔の残存長が所定の長さ以下とならない程
度にまで坑道を掘進する工程、（ｃ）前記（ａ）工程及
び（ｂ）工程を繰り返して所望長さにわたって坑道を掘
進することを特徴とする坑道掘進方法である。

【０００８】好ましくは、前記側部先進孔は、中央の先
進孔に対して例えば最大３５°にて側方へと拡開して延
在し、前記中央先進孔と同じ長さにて穿孔される。

【０００９】又、好ましくは、前記（ａ）工程における
前記各先進孔は８ｍ以上穿孔され、前記（ｂ）工程にお
ける残存長は２ｍ以上とされ、又、通常、前記各先進孔
の孔径は３８〜５０ｍｍとされる。

【００１０】本発明の他の態様によれば、高温岩盤の坑
道掘進のために坑道切羽において、切羽の中央に先進孔
を、又、前記切羽の左右に前記中央の先進孔に対して側
方へと所定の角度にて拡開して延在する側部先進孔を、
所定の孔長にて穿孔する穿孔装置であって、作業者のた
めのキャビンが設けられ、坑道内を自走することのでき
る自走車と、自走車の前部に設置された穿孔手段とを有
し、前記穿孔手段は、油圧で駆動される打撃式の削岩機
と、ガイドシェルを介して前記削岩機を担持し、該削岩
機を水平及び上下方向に移動可能に構成されたリンク機
構よりなる支持手段とを備えていることを特徴とする高
温岩盤の坑道掘進のための穿孔装置が提供される。好ま
しくは、前記穿孔手段は、継ぎロッドを使用可能とする
ためのロッド脱着装置、即ち、油圧式ロッドキャッチャ
を備えており、それによって８ｍ以上の先進孔を穿孔す
ることができる。

【００１１】好ましくは、前記支持手段は、自走車の先
端部に水平方向に揺動自在に取付けられた支持ヨーク
と；一端が前記支持ヨークに枢着されたアウターアーム
と、このアウターアームに対し抜き差し自在に嵌合され
たインナーアームとからなり、上下方向に揺動すること
のできる第１のアームと；前記第１のアームのインナー
アームの先端に固着された支持枠と；一端が前記支持枠
に回転可能に支持され、上下方向に揺動可能とされた第
２のアームと；一端が前記第２のアームの他端に回転可
能に支持され、水平方向に揺動可能とされた第３のアー
ムと；前記第３のアームの他端には、この第３のアーム
に対して水平方向に且つ直交して突出した連結軸を介し
て水平に対して上方へと所定角度だけ揺動可能に取付け
られた、前記ガイドシェルを移動自在に保持するための
ガイドシェルホルダと；を有する。好ましくは、前記支
持手段の各部材は油圧シリンダにて駆動される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る坑道掘進方法
及び穿孔装置を図面に則して更に詳しく説明する。

【００１３】先ず、図１を参照して、本発明の坑道掘進
方法を説明する。本発明によれば、坑道１００の切羽１
０１において、切羽１０１の中央に、坑道１００の掘進
方向Ｘに沿って先進孔１０２が穿孔される。先進孔１０
２の長さ（Ｌ）は、所望に応じて任意とされるが、一般
には８ｍ以上、好ましくは、１０〜３０ｍとされる。

【００１４】本発明によれば、更に、切羽の左右に、前
記中央の先進孔１０２に対して側方へと所定の角度
（θ）にて拡開して延在する側部先進孔１０３が穿孔さ
れる。この角度（θ）は、通常、中央の先進孔１０２に
対して最大約３５°、通常３０°とされる。この角度
（θ）が３５°を超えた場合には、先進範囲が坑道掘進
予定周辺外となるといった問題が起こり、又２０°未満
の場合には、先進範囲が坑道掘進予定範囲だけとなり、
周辺部の温泉、熱水或は水蒸気の検知或は減圧、減量を
行ない得ないといった問題がある。又、この側部先進孔
１０３は、坑道の掘進方向Ｘに沿って測った場合に、前
記中央先進孔１０２と同じ長さＬとなるようにされる。
本発明にて、各先進孔１０２、１０３の孔径は３８〜５
０ｍｍとされるのが好適である。この孔径が５０ｍｍを
超えた場合には、削岩機の長孔穿孔能力不足が起こり、
又３８ｍｍ未満の場合には、長孔の継ぎロッドの径が細
くなりロッドの強度不足といった問題が起こる。

【００１５】この先進孔１０２、１０３の穿孔により、
先進孔１０２、１０３の長さ範囲内に温泉、熱水或は水
蒸気が存在しているか否かが検知される。

【００１６】この先進孔穿孔により、温泉、熱水或は水
蒸気の存在が確認された場合には、水圧或は水量、又
は、ガス圧或はガス量を先進孔を利用して抜き出すこと
により事前に水或はガスの圧力、量を低下させることが
できる。

【００１７】又、異常がない場合には、次いで、通常の
態様に従って、即ち、坑道掘進のための発破孔が穿孔さ
れ、発破作業により坑道の掘進が行なわれる。このと
き、坑道掘進は、図１に点線で示すように、前記中央の
先進孔１０２の残存長（Ｌ₀ ）が所定の長さ以下となら
ない程度にまで実施される。この先進孔１０２の残存長
さＬ₀ は、先進孔の長さＬが８ｍ以上とされた場合に
は、２ｍ以上、好ましくは、２〜３ｍとされる。２ｍよ
り短い場合には、熱水圧力、水蒸気圧力が強い場合は熱
水、水蒸気などが突出する危険性がある。又、３ｍを超
えると坑道掘進工程での先進孔穿孔作業の割合が増え
る、といった問題がある。

【００１８】以後、上記先進孔穿孔作業と、坑道掘進作
業が繰り返し行なわれ、所望長さにわたって坑道掘進が
実施される。

【００１９】次に、上記先進孔１０２、１０３或は発破
孔などの穿孔作業を好適に実施することのできる穿孔装
置について説明する。図２〜図６に、本発明に係る穿孔
装置の一実施例を示す。

【００２０】先ず、図２及び図３を参照すると、本実施
例で、穿孔装置１は、坑道内を自走することのできる自
走車２と、自走車２の前部に設置された穿孔手段４とを
有する。本実施例で、自走車２は、限定されるものでは
ないが、４輪自動車とされ、自走駆動手段としてディー
ゼルエンジン６を搭載している。自走車２の大略中央部
に位置して、自走車２の台車フレーム８に作業者のため
の空調設備を備えた閉鎖空間、即ち、キャビン（運転
席）１０が設けられている。従って、作業者は、キャビ
ン１０にいて、キャビン１０内に設けられた種々の操作
レバー１２などを操作することにより、自走車２の前部
に搭載した穿孔手段４を操作することができ、穿孔作業
時に岩盤より万一高温の熱水或は水蒸気などが噴出した
場合にも、キャビン内にいることにより、その被害を免
れることができる。

【００２１】自走車２は、更に、電動モータ１４と、こ
の電動モータ１４にて駆動される油圧ポンプ１６を備え
ている。電動モータ１４は、ケーブル１８にて地上の電
力源（図示せず）に接続されており、油圧ポンプ１６
は、次に説明する穿孔手段４を駆動するための種々の油
圧シリンダ及び油圧式さく（削）岩機２０を駆動する。

【００２２】自走車２の前部には、上述のように穿孔手
段４が配置され、この穿孔手段４は、油圧で駆動される
パーカッションタイプの、即ち、打撃式の削岩機２０を
備えている。削岩機２０としては、例えば、古河機械金
属株式会社製の「油圧ドリフタ（ＨＤ９０）」が好適に
使用可能である。上記削岩機２０は、水平及び上下方向
に移動可能に構成されたリンク機構よりなる支持手段３
０に、ガイドシェル３２を介して担持されている。次
に、支持手段３０について説明する。

【００２３】図４及び図５をも合わせて参照するとより
良く理解されるように、支持手段３０は、自走車２の台
車フレーム８の先端部に設けた支持フレーム３４に垂直
軸３６を介して水平方向に揺動自在に取付けられた支持
ヨーク３８を有する。本実施例では、限定されるもので
はないが、支持ヨーク３８は７０°（中心軸線より片側
３５°）の範囲内にて揺動自在とされた。又、支持ヨー
ク３８の上端には水平軸４０を介して第１のアーム４２
の一端が回転自在に接続されている。第１のアーム４２
は、一端が前記支持ヨーク３８に枢着されたアウターア
ーム４２Ａと、このアウターアーム４２Ａに対し摺動自
在に嵌合されたインナーアーム４２Ｂとからなる。本実
施例では、インナーアーム４２Ｂは、アウターアーム４
２Ａより９０ｃｍだけ突出し得るように構成した。この
インナーアーム４２Ｂの突出量は、所望に応じて種々に
選定される。

【００２４】前記支持ヨーク３８の下端には、油圧シリ
ンダ４４及び自在継手４６を介して油圧シリンダ４８の
一端が接続される。この油圧シリンダ４８の他端は、前
記第１のアーム４２を構成する前記アウターアームの他
端にピン５０により枢着されている。従って、油圧シリ
ンダ４４及び４８を駆動することによって、第１アーム
４２は、インナーアーム４２Ｂがアウターアーム４２Ａ
より９０ｃｍの範囲内で抜き差しすることにより水平軸
４０の回りに上下方向に所定の角度範囲に亙って揺動す
ることができる。本実施例では、限定されるものではな
いが、第１アームは、水平軸から上方へと６０°、下方
へと３０°揺動可能に構成された。

【００２５】第１のアーム４２の先端部、即ち、インナ
ーアーム４２Ｂには、支持枠５０が固着され、この支持
枠５０に水平軸５２を介して上下方向に揺動可能に第２
のアーム５４の一端が接続される。本実施例では、第２
のアーム５４は、水平に対して上方へと３０°、下方へ
と６０°傾斜可能に構成された。勿論、第２のアーム５
４の傾動可能角度は、これに限定されるものではない。

【００２６】又、この第２のアーム５４の他端には、垂
直軸５６を介して水平方向に揺動自在に第３のアーム５
８の一端が取付けられている。本実施例にて第３のアー
ム５８は９０°（中心軸線に対して片側４５°）の範囲
内にて揺動自在とされた。この第３のアーム５８の他端
は、この第３のアーム５８に対して水平方向に且つ直交
して突出した連結軸６０を介してガイドシェルホルダ６
２がこの連結軸６０の回りに回転自在に取付けられてい
る。本実施例では、ガイドシェルホルダ６２は、水平に
対して上方へと９０°だけ揺動可能に構成された。上記
第３のアーム５８及びガイドシェルホルダ６２の傾動角
度も上記値に限定されるものではなく、適宜所望に応じ
て任意の値に設定可能である。

【００２７】上記支持枠５０、第２アーム５４、第３ア
ーム５８及びガイドシェルホルダ６２の運動を可能とす
るべく、支持枠５０と第２のアーム５４との間に油圧シ
リンダ６４を、第２アーム５４と第３アーム５８との間
に油圧シリンダ６６を、又、連結軸６０とガイドシェル
ホルダ６２との間に油圧シリンダ６８がそれぞれ設けら
れる。

【００２８】図６をも参照してガイドシェル３２につい
て説明すると、ガイドシェル３２は、前記ガイドシェル
ホルダ６２に対して摺動自在とされた第１のガイドレー
ル７０と、この第１のガイドレール７０に対して摺動自
在とされた第２のガイドレール７２とを有している。本
実施例にて、第１のガイドレール７０は、ガイドシェル
ホルダ６２より更に所定長だけ、例えば１００ｃｍだけ
突出し得るように構成した。この第２のガイドレール７
２には、その上面後方に上記削岩機２０が搭載されてお
り、第１のガイドレール７０の先端には、ロッド脱着装
置、即ち、油圧シリンダを具備したロッドキャッチャ７
４が設置されている。ロッドキャッチャ７４は、削岩機
２０に取付けられた穿孔ロッド或は接続ロッドのような
ロッドＲを担持し、ロッドの接続或は接続解除作業をな
す。ロッドキャッチャは、一般的に坑道掘進には使用さ
れていないが、このようなガイドシェル４及びロッドキ
ャッチャ７４の構造は、当業者には周知であるので、こ
れ以上の説明は省略する。

【００２９】上記構成の穿孔装置の作動について説明す
る。

【００３０】作業者は、自走者２のキャビン１０に乗り
込み、自走車２を所望の坑道の切羽位置へと自走させ
る。次いで、アウトリガー３を下げ、自走車２をその場
に固定する。

【００３１】次いで、穿孔手段４の各油圧シリンダ４
４、４８、６４、６６、６８を作動させ、第１のアーム
４２、支持枠５０、第２のアーム５４、第３のアーム５
８及びガイドシェルホルダ６２を動かして、削岩機２０
に取付けられた穿孔ロッドＲの先端が切羽の所定位置か
ら、所定方向へと岩盤を穿孔し得るように設定する。

【００３２】次いで、削岩機２０を作動させ、且つ削岩
機２０をガイドシェル３２により前方へと移動させなが
ら、穿孔ロッドＲに、打撃、回転、送り運動を与える。
これにより、先進孔などの穿孔作業が行なわれる。通
常、穿孔ロッドＲは、その長さが１．５ｍ程度とされる
ので、それ以上の長さの先進孔１０２、１０３などの穿
孔作業を実施するには、ロッドの継ぎ足しを行なう必要
がある。従って、穿孔ロッドＲに接続ロッドを接続する
場合には、穿孔ロッドＲによる穿孔作業を一旦中止し、
ロッドキャッチャ７４で削岩機２０と穿孔ロッドＲの接
合部を掴み、螺子部に緩みを付けるために打撃を加え、
削岩機２０から穿孔ロッドＲを取外し、第２ガイドレー
ル７２を調整して一旦削岩機２０を初期位置へと戻し、
削岩機２０に新たな接続ロッドを装着する。一方、第１
ガイドレール７０を調整して穿孔ロッドＲの後端部をロ
ッドキャッチャ７４に把持し、次いで、第２ガイドレー
ル７２を調整して削岩機２０を移動して接続ロッドの先
端をもロッドキャッチャ７４に把持し、ロッドキャッチ
ャ７４を作動させて両ロッドを螺合接続する。

【００３３】所定長さの穿孔作業が終わると、岩盤内へ
と挿入されている各ロッドを削岩機２０を用いて、又、
接続された各ロッドの接合部をロッドキャッチャ７４に
把持して螺子部に緩みを付けるために削岩機２０で打撃
をかけ、その後逆回転させて分離しながら引抜く。これ
により、岩盤に先進孔１０２、１０３などが穿孔され
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の坑道掘進
方法は、坑道切羽において、切羽の中央に先進孔を、
又、前記切羽の左右に前記中央の先進孔に対して側方へ
と所定の角度にて拡開して延在する側部先進孔を、所定
の孔長にて穿孔し、次いで、前記中央の先進孔の残存長
が所定の長さ以下とならない程度にまで坑道を掘進する
作業を繰り返して所望長さにわたって坑道を掘進する構
成とされるので、坑道掘進に先立って先進孔を穿孔する
こととなり、そのために、温泉、熱水或は水蒸気などの
噴出の可能性がある高温岩盤現場においても、事前に温
泉、熱水或は水蒸気などの存在を検知してそれらの圧
力、量を測定することができる。更に、温泉、熱水或は
水蒸気などを先進孔より誘導することにより水圧或は水
量、ガス圧或はガス量を事前に低下させることができ、
安全に坑道掘進を行ない得るといった特長を有する。

【００３５】又、本発明の穿孔装置によれば、高温岩盤
の坑道掘進のために坑道切羽において、切羽の中央に先
進孔を、又、切羽の左右に中央の先進孔に対して側方へ
と所定の角度にて拡開して延在する側部先進孔を、所定
の孔長にて穿孔する穿孔装置であって、坑道内を自走す
ることのできる自走車と、自走車の前部に設置された穿
孔手段とを有し、特に、自走車には作業者のための空調
設備を備えた閉鎖空間、即ち、キャビン（運転席）が設
けられており、作業者は、キャビンにいて、キャビン内
に設けられた種々の操作レバーなどを操作することによ
り、自走車の前部に搭載した穿孔手段を操作することが
でき、穿孔作業時に岩盤より万一高温の熱水或は水蒸気
などが噴出した場合にも、キャビン内にいることによ
り、その被害を免れることができるという特長を有する
ほか、長孔を穿孔するために継ぎロッドを使用可能にす
るためのロッド脱着装置である油圧式のロッドキャッチ
ャを備えることにより、上記先進孔の穿孔作業が可能と
なり、更には坑道掘進時の発破孔の穿孔作業にも使用す
ることができるという利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の坑道掘進方法を説明するための坑道切
羽位置の概略平面図である。

【図２】本発明の穿孔装置の一実施例の全体構成を示す
側面図である。

【図３】図２の穿孔装置の全体構成を示す平面図であ
る。

【図４】図２の穿孔装置にてガイドシェルが取外されて
いる支持手段の構成を示す側面図である。

【図５】図２の穿孔装置にてガイドシェルが取外されて
いる支持手段の構成を示す平面図である。

【図６】図２の穿孔装置にて削岩機が搭載されたガイド
シェルの構成を示す側面図である。

【符号の説明】

１穿孔装置２自走車４穿孔手段１０キャビン２０打撃式削岩機３０支持手段３２ガイドシェル３４支持フレーム３８支持ヨーク４２第１のアーム４２Ａアウターアーム４２Ｂインナーアーム 44、48、64、66、68 油圧シリンダ５０支持枠５４第２のワーク５８第３のワーク６０連結軸６２ガイドシェルホルダ７０第１のガイドレール７２第２のガイドレール７４ロッドキャッチャ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−243297（ＪＰ，Ａ) 特開平７−229385（ＪＰ，Ａ) 特開平３−81494（ＪＰ，Ａ) 登録実用新案3008374（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/00 E21B 15/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）坑道切羽において、切羽の中央に
先進孔を、又、前記切羽の左右に前記中央の先進孔に対
して側方へと所定の角度にて拡開して延在する側部先進
孔を、所定の孔長にて穿孔する工程、次いで、（ｂ）前記中央の先進孔の残存長が所定の長さ以下とな
らない程度にまで坑道を掘進する工程、（ｃ）前記（ａ）工程及び（ｂ）工程を繰り返して所望
長さにわたって坑道を掘進することを特徴とする坑道掘
進方法。
【請求項２】前記側部先進孔は、前記中央先進孔と同
じ長さにて穿孔する請求項１の坑道掘進方法。
【請求項３】前記側部先進孔は、中央の先進孔に対し
て最大約３５°だけ側方へと傾斜して穿孔される請求項
１又は２の坑道掘進方法。
【請求項４】前記（ａ）工程における前記各先進孔は
８ｍ以上穿孔され、前記（ｂ）工程における残存長は２
ｍ以上とされる請求項１〜３のいずれかの項に記載の坑
道掘進方法。
【請求項５】前記各先進孔の孔径は３８〜５０ｍｍと
される請求項１〜４のいずれかの項に記載の坑道掘進方
法。
【請求項６】高温岩盤の坑道掘進のために坑道切羽に
おいて、切羽の中央に先進孔を、又、前記切羽の左右に
前記中央の先進孔に対して側方へと所定の角度にて拡開
して延在する側部先進孔を、所定の孔長にて穿孔する穿
孔装置であって、作業者のためのキャビンが設けられ、
坑道内を自走することのできる自走車と、自走車の前部
に設置された穿孔手段とを有し、前記穿孔手段は、油圧
で駆動される打撃式の削岩機と、ガイドシェルを介して
前記削岩機を担持し、該削岩機を水平及び上下方向に移
動可能に構成されたリンク機構よりなる支持手段とを備
えていることを特徴とする高温岩盤の坑道掘進のための
穿孔装置。
【請求項７】前記穿孔手段は、継ぎロッドを使用可能
とするためのロッド脱着装置を備えていることを特徴と
する請求項６の穿孔装置。
【請求項８】前記支持手段は、自走車の先端部に水平
方向に揺動自在に取付けられた支持ヨークと；一端が前
記支持ヨークに枢着されたアウターアームと、このアウ
ターアームに対し抜き差し自在に嵌合されたインナーア
ームとからなり、上下方向に揺動することのできる第１
のアームと；前記第１のアームのインナーアームの先端
に固着された支持枠と；一端が前記支持枠に回転可能に
支持され、上下方向に揺動可能とされた第２のアーム
と；一端が前記第２のアームの他端に回転可能に支持さ
れ、水平方向に揺動可能とされた第３のアームと；前記
第３のアームの他端には、この第３のアームに対して水
平方向に且つ直交して突出した連結軸を介して水平に対
して上方へと所定角度だけ揺動可能に取付けられた、前
記ガイドシェルを移動自在に保持するためのガイドシェ
ルホルダと；を有することを特徴とする請求項６又は７
の穿孔装置。
【請求項９】前記支持手段の各部材は、油圧シリンダ
にて駆動され、坑道掘進時の穿孔作業にも使用すること
ができる請求項８の穿孔装置。