JP3309292B2 - 土砂などの下方輸送方法 - Google Patents

土砂などの下方輸送方法

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JP3309292B2 JP19267293A JP19267293A JP3309292B2 JP 3309292 B2 JP3309292 B2 JP 3309292B2 JP 19267293 A JP19267293 A JP 19267293A JP 19267293 A JP19267293 A JP 19267293A JP 3309292 B2 JP3309292 B2 JP 3309292B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地盤の掘削などによっ
て生じる粗粒物を下方へ大きな高低差をもって下方輸送
する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】トンネル工事におけるパイロ
ット坑などの形成において、地中の掘削により生じる土
砂や破砕岩石などの粗粒物を高落差のある下方の本坑側
などへ送るには、その粗粒物とスラリーとを混合して流
体とし、スラリーポンプによってその流体を吸引して所
定の排出場所まで流体輸送したり、自然流下させたりす
る方法がとられていた。しかし、これらの方法を用いた
高落差での下方への流体輸送にはつぎのような問題点が
ある。すなわち、配管内の流体の流速が制御できないた
め、高落差の流体輸送が困難になるという点があり、配
管内の流体の流速が早くなり過ぎて、配管の損耗が激し
いという点もある。そして、高落差スラリーポンプを稼
働させる必要があり、その維持管理の費用が大きくなる
という問題点もあった。
【0003】そこで本発明は上記した事情に鑑み、粗粒
物が生じる発生場所からその下方にあって落差が大きく
なる排出場所へ粗粒物を輸送するに際して、粗粒物と輸
送媒体とからなる流体の流速を制御できるようにするこ
とを課題とし、配管の損耗を低減させるとともに、スラ
リーポンプの維持管理費用を低減させることを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した従来の
課題を考慮してなされたもので、土砂や破砕岩石などの
粗粒物が生じる発生場所からその下方に位置して前記粗
粒物を受け取る排出場所までに亘って、水やスラリーな
どからなる輸送媒体が充填された閉循環管路を設け、こ
の閉循環管路の排出場所から発生場所への復路に圧送手
段を介在させて前記輸送媒体を循環させ、水やスラリー
などの供給と排出による圧力調整装置が接続されて前記
閉循環管路の圧力状態と同じに圧力調整可能な圧力室が
設けられた輸送物質送り込み部を前記発生場所の閉循環
管路に連結し、該輸送物質送り込み部を介して、粗粒物
を前記水やスラリーなどの流体とともに閉循環管路の圧
力状態で閉循環管路に送り込み、水やスラリーなどの供
給と排出による圧力調整装置が接続されて前記閉循環管
路の圧力状態と同じに圧力調整可能な圧力室が設けられ
輸送物質取り出し部を前記排出場所の閉循環管路に連
結し、該輸送物質取り出し部を介して、粗粒物を輸送媒
体とともに閉循環管路から取り出して、前記粗粒物と輸
送媒体とを排出場所の圧力状態に調整し、取り出された
粗粒物と輸送媒体とを分離することを特徴とする土砂な
どの下方輸送方法を提供して、上記した課題を解消する
ものである。
【0005】
【作用】本発明においては、粗粒物の発生場所からその
下方にある排出場所までに亘って設けられた閉循環管路
で、圧送手段により輸送媒体が、発生場所から排出場所
へと、そしてその排出場所から発生場所へ戻るようにし
て循環する。そして前記発生場所であって、圧力調整装
置が接続されて閉循環管路の圧力状態と同じに圧力調整
可能な圧力室が設けられた輸送物質送り込み部側から粗
粒物が水やスラリー(管路内で搬送媒体となる)ととも
に流体状にして閉循環管路の圧力状態で閉循環管路に送
り込まれ、前記排出場所であって、圧力調整装置が接続
されて前記閉循環管路の圧力状態と同じに圧力調整可能
な圧力室が設けられた輸送物質取り出し部側では粗粒物
を輸送媒体とともに取り込み、これを排出場所の圧力状
態に調整して粗粒物と搬送媒体とに分離することによ
り、粗粒物が発生場所から排出場所へと輸送されるよう
になる。
【0006】
【実施例】つぎに本発明を図1から図3に示す一実施例
に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る一実施
例を概略的に示している。この図1において1は本坑A
から上方に延びるパイロット坑Bの掘削先端部分であっ
て、土砂や破砕岩石などの粗粒物aが生じる発生場所で
あり、この発生場所1から下方に位置する前記本坑Aの
排出場所2までに亘って、往路と復路とからなり超高落
差のある閉循環管路3が設けられている。閉循環管路3
は水やスラリーからなる輸送媒体が充填され、排出場所
2から発生場所1への復路に介在したスラリーポンプか
らなる圧送手段4によって前記輸送媒体が循環するよう
に設けられている。
【0007】上記発生場所1の閉循環管路3には輸送物
質送り込み部5が連結されている。図2に示すようにこ
の輸送物質送り込み部5は、ベルトコンベヤなどによっ
て搬出された土砂や破砕岩石を受けるホッパー6、この
ホッパー6に開閉する圧力蓋7を介して連通する第一圧
力室8、この第一圧力室8に開閉する圧力蓋9を介して
連通する第二圧力室10、この第二圧力室10に接続さ
れ送出端が閉循環管路3に連結されたスクリューコンベ
ヤからなる送り出し手段11を具備してなるものであ
る。前記第一圧力室8には、圧力蓋7,9の閉鎖時にこ
の第一圧力室8に水やスラリーなど(管路内においては
輸送媒体となる)を送り込んだり引き戻したりして圧力
調整を行うようにする圧力調整装置12が接続され、前
記第二圧力室10には前記流体(水やスラリー)と粗粒
物とを攪拌混合する攪拌機13が設けられている。また
図において14は水やスラリーを第一圧力室8に圧送す
るポンプ、15,16は開閉バルブ、17は送り出し手
段11の駆動機、18は開閉バルブである。
【0008】この輸送物質送り込み部5は、粗粒物と流
体(水やスラリー)を該輸送物質送り込み部5が連結し
ている閉循環管路3の連結部分の圧力状態下で上記閉循
環管路3に送り出すようにしたもので、上記圧力蓋9が
閉じられた第一圧力室8に粗粒物がホッパー6側から落
とし込まれると、圧力蓋7,9を閉じた状態で上記圧力
調整装置12から第一圧力室8に対して流体が出し入れ
され、これによって閉循環管路3の圧力状態となってい
る第二圧力室10と同じ圧力状態(閉循環管路3の連結
部分の圧力状態)に第一圧力室8内が調整される(な
お、開閉バルブ15,16それぞれは圧力調整に対応す
る動作をするように設けられている)。つぎに、圧力蓋
9が開いて粗粒物を第二圧力室10に移動させると、攪
拌機13によって第二圧力室10内の流体と攪拌混合さ
れ、送り出し手段11によって適量ずつ閉循環管路3の
輸送媒体中に送り出される。なお、圧力蓋9は、粗粒物
が第二圧力室10に移動した後に閉じて第二圧力室10
と第一圧力室8とを仕切り、第一圧力室8からの流体の
出し入れによって、すなわち圧力調整装置12による流
体の引き戻しによってこの第一圧力室8が発生場所1の
圧力状態になるように調整され、つぎの粗粒物の投入に
待機する。
【0009】閉循環管路3に輸送物質送り込み部5が連
結されている発生場所1に対して上記排出場所2におい
てはその閉循環管路3に輸送物質取り出し部19が連結
されている。図3に示すようにこの輸送物質取り出し部
19は、閉循環管路3に入口と出口とを介して接続され
た第一圧力室20、この第一圧力室20に開閉する圧力
蓋21を介して連通する第二圧力室22、この第二圧力
室22に開閉する圧力蓋23を介して連通する接続部2
4を具備してなるものである。前記第一圧力室20は上
述したように入口と出口とを介して閉循環管路3に接続
し、入口、出口、そして閉循環管路3側に設けた開閉バ
ルブ25,26,27の必要に応じた操作によって、こ
の第一圧力室20を通るようにした閉循環管路3の迂回
路が形成されるように設けられている。第二圧力室22
には、上記圧力蓋21,23の閉時にこの第二圧力室2
2から水やスラリーなどを送り込んだり引き戻したりし
て圧力調整を行うようにする圧力調整装置28が接続さ
れている。また図において29は水やスラリーを第二圧
力室22に圧送するポンプ、30,31は開閉バルブで
ある。
【0010】上記輸送物質取り出し部19は、閉循環管
路3の連結部分の圧力状態下で輸送媒体(流体)ととも
に粗粒物をこの閉循環管路3から取り出すようにしたも
のであり、上記輸送物質送り込み部5の送り出しに上記
開閉バルブ25,26,27が対応する状態(開閉バル
ブ25,26が開、開閉バルブ27が閉)になり、圧力
蓋21が閉じられている第一圧力室20に流体が入り込
むと、自然降下によって、或いは適宜のフィルタ手段
(図示せず)によって粗粒物が前記圧力蓋21側に降下
するように設けられている。第二圧力室22は、圧力蓋
21,23が閉じられている状態で上記圧力調整手段2
8からの流体の出し入れによって第一圧力室20と同じ
圧力状態に調整されている。圧力蓋21が開いて粗粒物
を第二圧力室22に移動させると、再び圧力蓋21が閉
じられ、第一圧力室20と第二圧力室22とが仕切られ
る。第一圧力室20では、上記輸送物質送り込み部5か
らの送り込みが無い場合、開閉バルブ25,26,27
それぞれが対向した動作をして閉循環管路3から第一圧
力室20が遮断され、また送り込みがある場合には開閉
バルブ25,26,27が動作して上記迂回路を形成す
るように設けられている。
【0011】粗粒物を取り込んだ上記第二圧力室22で
は、圧力調整装置28からの流体の出し入れでその内部
圧力状態が排出場所2の圧力状態になるように調整さ
れ、排出場所2の圧力状態になると、圧力蓋23が開い
て流体とともに粗粒物を接続部24に移動させる。圧力
蓋23は再び閉じられ圧力調整装置28の動作により再
び第一圧力室20と同じ圧力状態となるように調整され
る。接続部24に移動した流体と粗粒物とは適宜の手段
により分離装置32に送り込まれる。
【0012】分離装置32は上記接続部24から送り込
まれた混合状態にある流体と粗粒物とを分離するもので
ある。分離装置32の構成は閉循環管路3により発生場
所1から排出場所2に輸送する粗粒物の種類によって適
宜に選択されるものであるが、粗粒物が破砕岩石である
場合には振動篩と泥水槽及び調整槽を使用し、土砂の場
合には振動脱水篩とサイクロン、フィルタプレス、泥水
槽及び調整槽を使用する。図1において示した分離装置
32は振動篩33と泥水槽及び調整槽34からなる構成
のものを示していて、前記振動篩33にて粗粒物aと流
体bとに分けられ、発生場所1にて生じた粗粒物がこの
排出場所2で取り出せるようになる。流体bは泥水槽及
び調整槽34を介して圧力調整装置28側に向けて送り
出されたり、閉循環管路3に送り出されたりして再利用
される。図3においてはその送り出し管路35が示され
ていて、36,37,38は開閉バルブ、39はポンプ
である。
【0013】このように閉循環管路3にて輸送媒体を循
環させ、発生場所1の輸送物質送り込み部5から送り込
んだ粗粒物を前記輸送媒体によって排出場所2側に送
り、この排出場所2の輸送物質取り出し部19にて輸送
媒体とともに取り出すようにし、これを分離することに
よっって粗粒物を排出場所にて回収することができるよ
うに設けられている。閉循環管路3を循環する輸送媒
体、すなわち水やスラリーは圧送手段(スラリーポン
プ)4により流量、流速が調整される。そして圧送手段
4の容量は、輸送物質、必要流量、全体揚程c及び配管
延長より算定する。この方法により、従来困難であった
超高落差(100〜1000m)における、粗粒物(2
0〜80mm程度、輸送配管の管径により異なる)の混
在した流体の輸送が行えるようになった。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の土砂など
の下方輸送方法は、土砂や破砕岩石などの粗粒物が生じ
る発生場所からその下方に位置して前記粗粒物を受け取
る排出場所までに亘って、水やスラリーなどからなる輸
送媒体が充填された閉循環管路を設け、この閉循環管路
の排出場所から発生場所への復路に圧送手段を介在させ
て前記輸送媒体を循環させ、水やスラリーなどの供給と
排出による圧力調整装置が接続されて前記閉循環管路の
圧力状態と同じに圧力調整可能な圧力室が設けられた
送物質送り込み部を前記発生場所の閉循環管路に連結
し、該輸送物質送り込み部を介して、粗粒物を前記水や
スラリーなどの流体とともに閉循環管路の圧力状態で閉
循環管路に送り込み、水やスラリーなどの供給と排出に
よる圧力調整装置が接続されて前記閉循環管路の圧力状
態と同じに圧力調整可能な圧力室が設けられた輸送物質
取り出し部を前記排出場所の閉循環管路に連結し、該輸
送物質取り出し部を介して、粗粒物を輸送媒体とともに
閉循環管路から取り出して、前記粗粒物と輸送媒体とを
排出場所の圧力状態に調整し、取り出された粗粒物と輸
送媒体とを分離することを特徴とするものである。
【0015】このように上下の発生場所から排出場所に
亘る閉循環管路に輸送媒体を循環させるので、サイフォ
ンの原理が利用できるようになり、輸送媒体の制御が容
易に行えるようになり、流速をコントロールするなどし
て配管の損耗を極めて低く抑えることができる。また輸
送する粗粒物が圧送手段を通過しないようになるので、
圧送手段に要求される機能を低くすることができるよう
になるとともに、その圧送手段の維持管理が容易とな
り、管理費用を低減させることができる。そして配管を
敷設した流体輸送であることから、従来のバケット方
式、ズリトロ方式と比較して坑道の断面積が小さくて済
み、なおかつ施設が簡単であることから、輸送経路の計
画が柔軟に行えるようになる。さらに従来のバケット方
式、ズリトロ方式と比較して安全性が高いものとなるな
ど、実用性に極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る土砂などの下方輸送方法の一実施
例を概略的に示す説明図である。
【図2】一実施例における輸送物質送り込み部を示す説
明図である。
【図3】一実施例における輸送物質取り出し部を示す説
明図である。
【符号の説明】
1…発生場所 2…排出場所 3…閉循環管路 4…圧送手段 5…輸送物質送り込み部 8…第一圧力室 10…第二圧力室 11…送り出し手段 12…圧力調整装置 19…輸送物質取り出し部 20…第一圧力室 22…第二圧力室 24…接続部 28…圧力調整装置 32…分離装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02F 7/10 B65G 53/30 E21F 13/00 E02D 23/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】土砂や破砕岩石などの粗粒物が生じる発生
    場所からその下方に位置して前記粗粒物を受け取る排出
    場所までに亘って、水やスラリーなどからなる輸送媒体
    が充填された閉循環管路を設け、この閉循環管路の排出
    場所から発生場所への復路に圧送手段を介在させて前記
    輸送媒体を循環させ、 水やスラリーなどの供給と排出による圧力調整装置が接
    続されて前記閉循環管路の圧力状態と同じに圧力調整可
    能な圧力室が設けられた輸送物質送り込み部を前記発生
    場所の閉循環管路に連結し、該輸送物質送り込み部を介
    して、粗粒物を前記水やスラリーなどの流体とともに
    循環管路の圧力状態で閉循環管路に送り込み、 水やスラリーなどの供給と排出による圧力調整装置が接
    続されて前記閉循環管路の圧力状態と同じに圧力調整可
    能な圧力室が設けられた輸送物質取り出し部を前記排出
    場所の閉循環管路に連結し、該輸送物質取り出し部を介
    して、粗粒物を輸送媒体とともに閉循環管路から取り出
    して、前記粗粒物と輸送媒体とを排出場所の圧力状態に
    調整し、 取り出された粗粒物と輸送媒体とを分離することを特徴
    とする土砂などの下方輸送方法。
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RU2768523C1 (ru) * 2021-05-14 2022-03-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Калининградский государственный технический университет» Каскадный гидротранспорт пульпы

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