JP3403028B2 - 管状井戸材料の敷設方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスクリーンとなる管
状井戸材料の敷設方法に関し、例えば地中汚染物質除去
用井戸や水井戸などの各種の管井を掘削する際に、井戸
孔を掘削した後に掘り屑や土砂が地下水によってゆるめ
られ井戸孔内に充満しているスライムが、井戸材料を井
戸孔内に挿入するときに井戸材料の開口部から井戸材料
内部に浸入するのを防止した管状井戸材料の敷設方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から垂直井戸孔、水平井戸孔、傾斜
井戸等を掘削し、この井戸孔に種々の形状や構造のスク
リーンとなる管状井戸材料を敷設するすることによっ
て、地中汚染物質排除用井戸、水井戸などの各種の井戸
を掘削していた。例えば、垂直井戸を掘削するには、ス
クリーンを構成する複数の開口部を設した管状井戸材料
（ガス管やステンレス管）をパーカッションの掘削機や
重錘により地中に打ち込むことが行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
のこの種の井戸材料では、以下のような問題があった。
すなわち、垂直井戸孔、水平井戸孔または傾斜井戸孔に
は掘り屑や土砂が地下水によって緩められた泥水（以
下、「スライム」という）が井戸孔内に充満していて、
このスライムが井戸材料に設けた複数の開口部から井戸
材料の内部に浸入して井戸孔や井戸内部を詰まらせるこ
とがあった。

【０００４】垂直井戸の場合は、井戸材料の内部に揚水
ポンプを装入して、内部に浸入したスライムをこの揚水
ポンプを用いて汲み揚げることも考えられるが、管井は
内径がせいぜい０．６ｍ程度（通常５〜３０ｃｍが多
い）であるのが普通であるから、揚水ポンプを井戸材料
の内部へ設置するのが困難であり、例えこれが可能とな
っても、スライムが原因で故障が頻発するという問題も
生じた。

【０００５】さらに、水平井戸の場合は狭い井戸孔にス
ライムが充填されている状態であるうえに、土圧がかか
るから、井戸材料を水平井戸孔に引き込むと、井戸材料
の開口部からスライムが浸入するのを防止することに一
層の困難があった。

【０００６】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、管状井戸材料を井戸孔に
挿入する際に、管状井戸材料の内部に井戸孔掘削時に生
じたスライムが浸入することを防止するような管状井戸
材料の敷設方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は井戸材料の敷設
方法であり、前述した技術的課題を解決するために以下
のように構成されている。すなわち、本発明の井戸材料
の敷設方法は、対象地層に向けて垂直井戸孔を掘削する
工程と、複数の開口部を穿設した管状井戸材料の内腔に
弾性体製の気体封入用袋体を挿入する工程と、該気体封
入用袋体に気体を圧送して該気体封入用袋体を膨張させ
て井戸材料の内壁面に密着させ、前記複数の開口部を内
側から閉塞する工程と、開口部が閉塞された前記管状井
戸材料を垂直井戸孔の周壁に沿って挿入する工程とを含
み、前記井戸材料の垂直井戸への挿入時に前記複数の開
口部からスライムが井戸材料内へ浸入するのを防止した
ことを特徴とする（請求項１）。以下、この発明の重要
な構成要素について更に詳細に説明する。

【０００８】（井戸材料）本発明において用いられる井
戸材料は、複数の開口部を設けた管状のスクリーンであ
り、特定の形状をもつものに限定されることはなく、公
知の各種の井戸材料が含まれる。また、井戸孔の長さに
応じて所定長の井戸材料を接続することができることは
勿論である。また、穿設される開口部の形状は丸孔や、
長手方向あるいは周方向に沿って延びるスリット状の長
孔などを例示することができる。また、その数や開口面
積は土質や井戸の目的などにより適宜選定して実施する
ことができる。また、所定長の井戸材料を連結して長尺
にすることができる。

【０００９】（気体封入用袋体）本発明において用いら
れる気体封入袋体は、弾性体製で内部に圧入する気体に
よって容易に風船のように膨張できるものであればよ
く、軟質ゴム製ホース状のものが好ましい。ここで用い
られる気体は空気が一般的であるが、必要により空気以
外の気体を用いることもできる。また、数個の気体封入
袋体を繋げて、その長さを長くすることができることは
いうまでもない。

【００１０】さらに、本発明の管状井戸材料の敷設方法
は、所定の埋設区間の両端に貫入坑と到達坑を穿設する
工程と、ロッドの先端に取り付けられた掘進工具を駆動
して、前記ロッドの先端を前記貫入坑から対象地層に向
けて掘進させ、さらに掘進工具の近傍に配置された発信
器からの信号を地上において検知器により掘進位置の確
認及び検知誘導を行いながら前記ロッドの先端を到達坑
までほぼ水平に掘進して水平井戸孔を掘削する工程と、
前記掘進工具に代えて拡径工具をロッド先端に取り付け
る工程と、複数の開口部を形成した管状井戸材料を到達
坑側から拡径工具の後端に取り付ける工程と、前記井戸
材料の内腔に弾性体製の気体封入用袋体を挿入する工程
と、前記気体封入用袋体に気体を圧送して膨張させて井
戸材料の内壁面に密着させて前記井戸材料に穿設した複
数の開口部を井戸材料の内側から閉塞する工程と、前記
拡径工具を駆動して前記水平井戸孔の拡径を行いなが
ら、前記ロッドを貫入坑側に向けて駆動して前記井戸材
料を井戸孔内に引き込む工程とを含み、前記井戸材料を
井戸孔内への引き込み時にスライムが井戸材料の内部へ
の浸入するのを防止したことを特徴とする（請求項
２）。

【００１１】なお、井戸材料と、気体封入用袋体は請求
項１に記載の発明と共通のものを使用する。しかし、上
記発明において、水平井戸孔の掘進時には掘進工具の先
端から掘進方向に、及び井戸材の井戸孔への引き込み時
には拡径工具の先端から引き込み方向にそれぞれ滑材と
して清水、ベントナイトをジェット噴射させることが望
ましい。水平井戸が地中汚染物質の除去用のものである
ときは、ベントナイトは使用せずに、当初は粘性が高く
ゼリー状でありその後に水を吸収して粘土が次第に低く
なって排出されるような高分子化合物、例えばＢｉｏｂ
ｏｒｅ（商品名）を用いることが好ましい。

【００１２】さらに、本発明において、前記管状井戸材
料には、複数の開口部を穿設した基部の外周面に多数の
直毛状の突起を形成したものを用いることができる（請
求項３）。この井戸材料には塩化ビニール、ポリエステ
ル、ポリエチレン、高密度ポリエチレンなどの合成樹脂
を用いることが好ましい。

【００１３】本発明の管状井戸材料の敷設方法によれ
ば、まず、対象地層１に向けて垂直井戸孔１１、または
水平井戸孔２１を掘削する。次に複数の開口部２を穿設
した管状井戸材料３の内腔４に弾性体製の気体封入用袋
体５を挿入する。さらに、気体封入用袋体５に気体を圧
送して気体封入用袋体５を膨張させて管状井戸材料３の
内壁面６に密着させ、複数の開口部２を内側から閉塞す
る。次いで、開口部２が閉塞された管状井戸材料３を井
戸孔１１・２１の周壁７に沿って挿入する。あるいは、
管状井戸材料として複数の開口部２を穿設した基部１２
の外周面に多数の直毛状の突起１３を形成したものを用
いる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の井戸材料の敷設方
法を図に示される実施形態について更に詳細に説明す
る。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品
の寸法、材質、形状、その相対的配置などは特に特定的
な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【００１５】（第１の実施の形態）図１〜図３は本発明
に係る管状井戸材料の敷設方法の実施形態を説明する説
明図である。図４は本発明に係る管状井戸材料の敷設方
法の他の実施形態により掘削されている垂直井戸１０の
縦断面を示し、図５は同垂直井戸の変形例の縦断面図で
ある。図６は本発明の変形例に用いられた井戸材料の部
分断面図である。図１に示すように気体封入用袋体５を
管状井戸材料３の内腔４に挿入し、パーカッションの掘
削機や重錘（図示せず）を用いて矢印Ｐで示すように前
記管状井戸材料３を地中に打ち込む。そして、所定の深
さまで打ち込みが終了したら、図３に矢印Ｅで示すよう
に気体封入用袋体の空気を取り出すことにより、管状井
戸材料３の敷設が完了する。

【００１６】あるいは、図４に示すようにすることもで
きる。すなわち、本発明の実施の形態は、まず、駆動源
に接続するロッドの先端にダイヤモンド、超硬合金、特
殊鋼等の材料でつくられたドリルビットのような掘削工
具を備えるボーリングマシン（図示せず）を高速回転さ
せながら対象地層１に向けて垂直井戸孔１１を掘削す
る。次いで、軸方向に延びる開口部である複数のスリッ
ト２を穿設した管状井戸材料３の内腔４にホース状の軟
質ゴム製の気体封入用袋体５を挿入する。

【００１７】次いで、矢印Ａに示すように気体封入用袋
体５に空気を圧送すると、圧送された空気は気体封入用
袋体５を膨張させ、井戸材料３の内壁面６に密着させ
る。このため、膨張した気体封入用袋体５は図示したよ
うに井戸材料３に穿設された複数のスリット２を内側か
ら閉塞する。

【００１８】さらに、前記のようにスリット２が気体封
入用袋体５により閉塞された状態の管状井戸材料３を垂
直井戸孔１１の周壁７に沿って挿入する。すると、垂直
井戸孔１１を掘削したときに生じたスライムが垂直井戸
孔１１の下方にたまっているが、スリット２が気体封入
用袋体５により閉塞されているために、井戸材料３の内
部にスライムが浸入することは確実に阻止される。

【００１９】その後、垂直井戸孔１１の周壁７と管状井
戸材料３の外周面８の間にはグラベルや砂等の濾過材９
を充填して井戸材料３の周囲を濾過材９で囲む。このた
めに、井戸孔から採取される流体やガス、あるいは有毒
物質などの地中汚染物質等の濾過が可能になる。そして
気体封入用袋体５に圧入されている空気を図示しない手
段により抜く。

【００２０】さらに、図５に示すのは第１の実施の形態
の変形例であり、複数の開口部２を穿設した基部１２の
外周面に多数の芝生のような直毛状の突起１３を形成し
たポリエチレン製の管状井戸材料３１を用い、この井戸
材料３１の内腔４に弾性体製の気体封入袋体５を挿入
し、この気体封入袋体５に気体を圧送することによって
気体封入袋体５を膨張させて開口部２を閉塞する。

【００２１】この井戸部材３１を垂直井戸孔１１に挿入
すると、図６に示すように前記直毛状の突起１３はその
先端部が井戸孔孔１１の周壁７に接して撓み、同時に井
戸孔１１の周壁７を引き掻いて、削られた微小な粒土と
ともに、多孔質の濾過材に類する構造を形成しながら、
矢印Ｄで示すように井戸孔１１内を降下する。このと
き、井戸材料３１のスリット２が気体封入用袋体５によ
り閉塞されているために、井戸材料３１の内部にスライ
ムが浸入することが阻止される。このとき、前記の直毛
状の突起１３は先端部が井戸孔孔１１の周壁７に接して
濾過材のような構造となるので、グラベルや砂等の濾過
材を充填する必要はない。

【００２２】（第２の実施の形態）図７〜図１５により
本発明を説明する。図７は本発明に係る管状井戸材料の
敷設方法を水平井戸の掘削に用いた場合を示す概略図で
あり、図８は平行井戸孔の掘進状態を示す。図９は管状
井戸材料を水平井戸孔へ引き込む状態を示し、図１０〜
図１２は水平井戸孔への井戸材料を引き込む際の段階ご
との概略を示す。図１３は拡径工具であるリーマと井戸
材料の接続状態を示し、図１４は本発明の変形例に用い
た井戸材料の部分断面を示す。図１５は本発明により掘
削された水平井戸の概略図である。

【００２３】図１５に示すような水平井戸２０を掘削す
るには、まず、図７、図８に示すように所定の距離の埋
設区間Ｌ（例えば３６ｍ）を隔てて両端に小ピットを穿
設して一方を貫入坑１４とし、他方を到達坑１５とす
る。次いで、駆動源であるパワーユニットトラック１６
を駆動してロッド１７をドリルユニット１８で案内しな
がらロッド１７先端のドリルヘッド１９に取り付けた推
進掘削工具であるドリル１９ａを回転させ、貫入坑１４
から所定の貫入角度αで対象地層１に向けて斜めに掘進
する。ちなみに、本実施の形態では、地表面から約５ｍ
掘削した。なお、２２は発進坑である。

【００２４】井戸孔２１を掘削するには、滑材としての
清水をドリルヘッド１９の先端からジェット噴射させて
土壌を切り崩しながら、ドリルを回転させて井戸孔２１
を掘削する。また、ドリルヘッド１９には発信器１９ａ
が設けられていて、この発信器から発射される信号電波
を地上において検知器であるフローケータ２３で検知し
てドリルヘッド１９の掘進位置を確認する。同時に、ド
リルヘッド１９の現位置が所定のコースを外れていた場
合には、フローケーター２３を移動させながらドリルヘ
ッド１９のコースの変更や迂回などを行いながらドリル
ヘッドの掘進方向を検知誘導する。このようにして、ド
リルヘッド１９を到達坑１５に到達させてトンネル状の
水平井戸孔２１を掘削する。

【００２５】なお、水平井戸孔２１の深度が５ｍを越え
ると電波信号が減衰してフローケータでは捕捉し難くな
るので、前記フローケータに代えてロッド内にケーブル
を通して信号を捉えるようにしたワイヤーラインシステ
ムを採用することもできる。

【００２６】トンネル状の水平井戸孔２１の掘削が終了
したら、到達坑１５において図１３に示すようにドリル
を取り外して拡径工具であるリーマ２４を取り付け、次
いで、管状井戸材料３をジョイント２５を介してリーマ
２４の後端に取り付ける。このとき、ジョイント２５と
井戸材料３の先端とはシールされる。井戸材料３は前半
部が所定長の無孔管部３ａ、後半部が有孔管部３ｂとな
っている。また、本実施の形態では井戸材料３は所定長
のものを接続して長尺に構成され、ドラム２６に巻かれ
ており、順次繰り出されるようになっているが、ドラム
を用いることなく本発明を実施することができることは
もちろんである。

【００２７】次に、井戸材料の複数の開口部２を穿設し
た有孔管部３ｂの内腔４に弾性体制の気体封入袋体５を
挿入し、該気体封入袋体５に気体を圧送して膨張させて
井戸材料の内壁面６に密着させて開口部２を閉塞する。
また、気体封入袋体５の後端にはパッカー２７を設けて
井戸材料３の後端をシールする。なお、本実施の形態で
は前記パッカー２７は風船状のもので、パッカーエアホ
ース２８を経て外部から空気を圧送して膨張させること
により井戸材料３の後端をシールするようになている。
なお、パッカー２７には前記の風船状のものに代わって
栓を用いることもできる。

【００２８】次いで、ロッド１７を駆動して拡径工具で
あるリーマ２４を回転させ、滑材である清水をジェット
噴射させながら水平井戸孔２１を所定の直径に拡径しな
がら、図１０の矢印Ｒで示すように水平井戸孔２１の掘
削時とは逆方向に貫入坑１４側に向けて駆動し、井戸材
料３を水平井戸孔２１内へ引き込んでいく。このように
井戸材料３を井戸孔２１内に引き込んでいくと、井戸材
料３の有孔管部３ｂの開口部２は内側から気体封入用袋
体５により閉塞されているために、掘削や拡径により生
じ、水平井戸孔２１に充填された状態のスライムは井戸
材料３の内部への浸入を阻止されて井戸材料を引き込む
につれて井戸孔からに徐々に排出される。

【００２９】井戸材料３の外周面２９と井戸孔２１の周
壁３０との間にグラベルや砂等の濾過材を充填するに
は、井戸材料としてグラベルを含有するスラリー供給路
を複数本設け、かつスラリー供給路に続けてスラリー供
給孔を設けた、前述した公知のもの使用し、この井戸材
料に外部からスラリーを供給することができる。

【００３０】本発明の変形例として、前述した水平井戸
孔への井戸材料を敷設したときに使用したような、複数
の開口部２を穿設した基部１２の外周面に多数の芝生の
ような直毛状の突起１３を形成した管状井戸材料３１を
用いることができる。この井戸材料３１を用いると、図
１４に示すようにこの井戸材料３１を井戸孔２１に引き
込む（Ｒ方向）際に直毛状の突起１３は井戸孔２１の周
壁と接しながら撓み、かつ井戸孔内の水分が加わるので
前記直毛状の突起１３と井戸孔２１の周壁との摩擦が減
少してきわめてスムーズに井戸材料３１を井戸孔２１内
に引き込むことができる。同時に直毛状の突起１３が井
戸孔２１の周壁３０を引き掻いて、多孔質の濾過材に類
する構造を形成するので、特にグラベルや砂等の濾過材
を充填する必要はない。

【００３１】井戸材料２０の敷設が終了したら、気体封
入用袋体５から図示しない空気抜きパイプから空気を排
出して井戸孔２１から取り出す。さらに、ピットの掘り
屑に１０〜２０％のセメントを混ぜて形成した充填材を
グラウトホース４０から到達坑１５側の斜めの井戸孔に
注入して埋め戻しを行う。また、同様にして貫入坑１４
側の斜めの井戸孔の埋め戻し３２を行う。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の管状井戸
材料の敷設方法によれば、複数の開口部を穿設した井戸
材料の内腔に弾性体製の気体封入用袋体を挿入し、この
袋体に気体を圧送して膨張させ開口部を閉塞するので、
井戸孔内に充填されている状態のスライムが井戸材料の
内部に浸入することが確実に防止される。したがって、
スライムの汲み出しが不要であり、きわめて能率的な井
戸材料の敷設が可能になった。

【００３３】さらに、管状井戸材料には、複数の開口部
を穿設した基部の外周面に多数の直毛状の突起を形成し
たものを用いると、上記の効果に加えて濾過材を井戸孔
と井戸材料の間に注入する必要もなく、特に濾過材の注
入が困難な水平井戸孔へ井戸材料を敷設する際には、な
お一層効率の良い井戸材料の敷設を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の当初の段階を示す説
明図である。

【図２】図１に示す第１の実施形態の次の段階を示す説
明図である。

【図３】図１に示す第１の実施形態の最終段階を示す説
明図である。

【図４】本発明の第１の実施形態の管状井戸材料の敷設
方法の変形例により掘削されている垂直井戸の縦断面で
ある。

【図５】本発明の第１の実施形態である管状井戸材料の
敷設方法の別の変形例により掘削されている垂直井戸の
縦断面である。

【図６】図５に示す別の変形例に用いられた井戸材料の
部分断面図である。

【図７】第２の実施形態に係る管状井戸材料の敷設方法
を水平井戸の掘削に用いた場合を示す概略図である。

【図８】本発明に係る第２の実施形態の水平井戸孔の掘
進状態の説明図である。

【図９】第２の実施形態の管状井戸を水平井戸孔へ引き
込む状態の概略図である。

【図１０】第２の実施の形態の水平井戸孔へ井戸材料を
引き込み当初の説明図である。

【図１１】同じく水平井戸孔へ井戸材料を引き込む途中
の説明図である。

【図１２】同じく水平井戸孔へ井戸材料を引き込み完了
時の説明図である。

【図１３】広径工具であるリーマと井戸材料の接続状態
を示す傾視図である。

【図１４】第２の実施の形態の変形例に用いた井戸材料
の部分断面図である。

【図１５】本発明により掘削された水平井戸の概略図で
ある。

【符号の説明】

１ 対象地層 ２ 開口部（スクリーン） ３ 管状井戸材料 ３１ 管状井戸材料 ４ 管状井戸材料の内腔 ５ 気体封入用袋体 ６ 井戸材料の内壁面 ７ 垂直井戸孔の周壁 １０ 垂直井戸 １１ 垂直井戸孔 １２ 井戸材料の基部 １３ 直毛状の突起 １４ 貫入坑（ピット） １５ 到達坑（ピット） １７ ロッド １９ａ掘進工具（ドリル） ２０ 水平井戸 ２１ 水平井戸孔 ２３ 検知器（フローケータ） ２４ 拡径工具（リーマ） ２９ 井戸材料の外周面 ３０ 井戸孔の周壁

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象地層に向けて垂直井戸孔を掘削する
   工程と、複数の開口部を穿設した管状井戸材料の内腔に
   弾性体製の気体封入用袋体を挿入する工程と、該気体封
   入用袋体に気体を圧送して該気体封入用袋体を膨張させ
   て井戸材料の内壁面に密着させ、前記複数の開口部を内
   側から閉塞する工程と、開口部が閉塞された前記管状井
   戸材料を垂直井戸孔の周壁に沿って挿入する工程とを含
   み、前記井戸材料の垂直井戸への挿入時に前記複数の開
   口部からスライムが井戸材料内へ浸入するのを防止した
   ことを特徴とする管状井戸材料の敷設方法。
2. 【請求項２】 所定の埋設区間の両端に貫入坑と到達坑
   を穿設する工程と、ロッドの先端に取り付けられた掘進
   工具を駆動して、前記ロッドの先端を前記貫入坑から対
   象地層に向けて掘進させ、さらに掘進工具の近傍に配置
   された発信器からの信号を地上において検知器により掘
   進位置の確認及び検知誘導を行いながら前記ロッドの先
   端を到達坑までほぼ水平に掘進して水平井戸孔を掘削す
   る工程と、前記掘進工具に代えて拡径工具をロッド先端
   に取り付ける工程と、複数の開口部を形成した管状井戸
   材料を到達坑側から拡径工具の後端に取り付ける工程
   と、前記井戸材料の内腔に弾性体製の気体封入用袋体を
   挿入する工程と、前記気体封入用袋体に気体を圧送して
   膨張させて井戸材料の内壁面に密着させて前記井戸材料
   に穿設した複数の開口部を井戸材料の内側から閉塞する
   工程と、前記拡径工具を駆動して前記水平井戸孔の拡径
   を行いながら、前記ロッドを貫入坑側に向けて駆動して
   前記井戸材料を井戸孔内に引き込む工程とを含み、前記
   井戸材料を井戸孔内への引き込み時にスライムが井戸材
   料の内部への浸入するのを防止したことを特徴とする管
   状井戸材料の敷設方法。
3. 【請求項３】 前記管状井戸材料には、複数の開口部を
   穿設した基部の外周面に多数の直毛状の突起を形成した
   ものを用いることを特徴とする請求項１または２記載の
   管状井戸材料の敷設方法。