JP3480183B2 - Reaming excavation management construction method - Google Patents

Reaming excavation management construction method

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JP3480183B2
JP3480183B2 JP17597396A JP17597396A JP3480183B2 JP 3480183 B2 JP3480183 B2 JP 3480183B2 JP 17597396 A JP17597396 A JP 17597396A JP 17597396 A JP17597396 A JP 17597396A JP 3480183 B2 JP3480183 B2 JP 3480183B2
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reaming
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bit
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清策 加藤
金子  豊
昌夫 秋山
昌市 青山
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はリーミング掘削管
理施工方法に関し、さらに詳細には、岩盤掘削に際して
パイロット孔の掘削後、これを拡孔するリーミング掘削
のための管理施工方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reaming excavation management and construction method, and more particularly to a management and construction method for reaming excavation in which a pilot hole is drilled after rock drilling and then the pilot hole is expanded.

【0002】[0002]

【従来の技術】パイロット孔の掘削後、これを拡孔する
リーミング掘削工法の1つとして、特に岩盤地帯におい
て水平坑道から立上がる鉱山の縦坑、各種導水路坑等の
縦坑、斜坑又は水平坑を掘削する際に適用されるレイズ
ボーリングが知られている。このレイズボーリングは、
概ね次のような手順で施工される。すなわち、水平坑道
の上方にドリルユニットを設置し、ドリルロッドにパイ
ロットビットを装着して水平坑道に向けて小径のパイロ
ット坑を掘削する。パイロット孔の掘削後、パイロット
ビットをリーミングビットに交換し、ドリルロッドを引
き上げながらパイロット孔を拡孔するリーミング掘削を
行う。
2. Description of the Related Art As one of the reaming excavation methods for expanding a pilot hole after drilling it, a vertical shaft of a mine rising from a horizontal shaft, a vertical shaft such as various headrace shafts, an inclined shaft or a horizontal shaft, especially in a rocky area. Raise boring applied when excavating a mine is known. This raise bowling
Generally, the procedure is as follows. That is, a drill unit is installed above a horizontal shaft, a pilot bit is attached to a drill rod, and a small-diameter pilot shaft is excavated toward the horizontal shaft. After excavating the pilot hole, the pilot bit is replaced with a reaming bit, and the reaming excavation is performed in which the pilot hole is expanded while pulling up the drill rod.

【0003】ところで、岩盤には形成時期や成因の異な
る様々な亀裂(割れ目)が発達し、また破砕帯が存在し
ており、岩盤掘削においてはこの亀裂や破砕帯を避ける
ことは不可能である。特に、パイロット孔の掘削により
自由面が増加した岩盤に大径孔を掘削するリーミング掘
削の場合、さらに亀裂や破砕帯が存在するということ
は、掘削ツールス等に種々の悪影響を与える。例えば、
詳しくは後述するが、ビットに偏荷重が作用し、ビット
のメインステーに繰返し曲げモーメントによる疲労破壊
が起きたり、ドリルストリングのバイブレーションや孔
曲りを誘発し、パイロット孔壁の崩壊を招く。
By the way, various cracks (fractures) having different formation timings and origins develop in the rock mass, and crush zones exist, and it is impossible to avoid these cracks and crush zones in rock excavation. . In particular, in the case of reaming excavation in which large-diameter holes are excavated in rock where the free surface is increased by excavating pilot holes, the presence of further cracks and fracture zones has various adverse effects on the excavation tools and the like. For example,
As will be described in detail later, an unbalanced load acts on the bit, which causes fatigue fracture due to repeated bending moments in the main stay of the bit, induces vibration and hole bending of the drill string, and causes collapse of the pilot hole wall.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目
的を達成するものである。
The present invention has been made based on the above technical background, and achieves the following objects.

【0005】この発明の目的は、パイロット掘削に引き
続くリーミング掘削を掘削ツールス等に悪影響を与える
ことなく、安全に施工できるリーミング掘削管理施工方
法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a reaming excavation management construction method capable of safely performing reaming excavation subsequent to pilot excavation without adversely affecting the excavation tools and the like.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明の発明者らは、
リーミング掘削に先立つパイロット孔の掘削に着目し、
このパイロット掘削時における回転速度、掘削トルク、
ビット荷重等の各種掘削データを解析することにより、
パイロット孔の周囲すなわちリーミング掘削により拡孔
されることとなる岩盤の性状を適確に把握できることを
想起するに至った。そして、さらに進んで、ある条件の
下では、掘削トルクの変動及び掘進率と岩盤に生じてい
る亀裂あるいは破砕帯との間には、密接な関係があるこ
とを見出した。
SUMMARY OF THE INVENTION The inventors of the present invention have
Focusing on drilling pilot holes prior to reaming,
Rotation speed, drilling torque,
By analyzing various excavation data such as bit load,
We came to remember that it is possible to accurately understand the properties of the bedrock that will be expanded around the pilot hole, that is, by reaming excavation. Further, it was further found that, under certain conditions, there is a close relationship between fluctuations in excavation torque and excavation rate, and cracks or fracture zones occurring in rock.

【0007】すなわち掘削対象とする岩盤条件に関して
は、地質図等の既存の情報から、 (1)岩石の種類は一定である。 (2)岩石は比較的均質で強度に大きな変化はない。 また、パイロット掘削の掘削条件に関しては、ローラビ
ットによる回転掘削の特性から、 (1)回転速度、ビット荷重、掘削流体流量を一定にす
る。 (2)掘削対象岩盤の性状について、掘削データとの関
係を明らかにするためにできるだけ簡単なモデルを考
え、掘削地点の岩盤には全く亀裂がないか又は極めて少
ないものとし、圧縮破壊強度、圧裂破壊強度共にほとん
ど変化しないものと仮定する。
That is, regarding the rock conditions to be excavated, from the existing information such as the geological map, (1) the type of rock is constant. (2) The rock is relatively homogeneous and has no significant change in strength. Regarding the excavation conditions for pilot excavation, (1) rotation speed, bit load, and excavation fluid flow rate are kept constant from the characteristics of rotary excavation using a roller bit. (2) Regarding the properties of the rock to be excavated, consider a simple model as much as possible in order to clarify the relationship with the excavation data, and assume that the rock at the excavation site has no or very few cracks, and compressive fracture strength and pressure. It is assumed that the fracture strength does not change much.

【0008】これらの条件の下で、パイロット掘削時の
掘削データに現れる変化と岩盤状態との関係は表1のよ
うになる。
Under these conditions, Table 1 shows the relationship between changes in the excavation data during pilot excavation and the rock mass condition.

【0009】[0009]

【表1】 [Table 1]

【0010】そして、表1から以下のように考察するこ
とができる。 a)岩盤が均一で安定であれば、ビットの磨耗や損傷が
ない限り、掘削データに顕著な変化はみられない。 b)岩盤に亀裂が発達している部分に入るとビットの回
転が不規則となり、掘進速度に変化が生じる。すなわ
ち、一般に掘削データが示すトルクは大きく変動し、掘
進速度は速くなる傾向がみられる。 c)掘削トルク変動の要因としては、亀裂以外に考えら
れるものはない。
From Table 1, the following can be considered. a) If the bedrock is uniform and stable, there will be no significant change in the excavation data unless the bit is worn or damaged. b) If the rock enters a portion where a crack is developed, the rotation of the bit becomes irregular and the excavation speed changes. That is, generally, the torque indicated by the excavation data largely fluctuates, and the excavation speed tends to increase. c) There are no factors other than cracks that can cause excavation torque fluctuations.

【0011】以上の考察により掘削諸条件が一定であれ
ば、掘削トルクの変動(振幅)及び掘進率と岩盤亀裂と
の間には密接な関係があり、岩盤亀裂の発達を掘削トル
ク変動の原因とみなすことができる。
From the above consideration, if the excavation conditions are constant, there is a close relationship between the excavation torque fluctuation (amplitude) and the excavation rate and the rock mass crack, and the development of the rock mass crack causes the excavation torque fluctuation. Can be regarded as

【0012】このことは、岩盤に亀裂が発達するほど岩
盤の自由面が増加し、ビット刃先のチッピングアクショ
ンや貫入力によって大きな破砕が起こり、掘削面で大塊
のカッティングスが発生してビットのスムーズな回転を
阻害することによると考えられる。
[0012] This means that the more the cracks develop in the rock, the more the free surface of the rock increases, and the chipping action of the cutting edge of the bit and the large crushing force cause large crushing. It is thought to be due to hindering smooth rotation.

【0013】この場合、掘削流体の孔底洗浄能力に余力
があれば、カッティングスは速やかに排除されるので、
亀裂がないときよりも掘進が促進され、掘進率が増加す
る。反対に、掘削流体に十分な洗浄能力がなければビッ
トによるリカッティングが生じ、掘進率は急激に低下
し、ビットの消耗が進むとともに、掘削トルクが異常に
増加したりする。
In this case, the cuttings are promptly removed if the hole bottom cleaning ability of the drilling fluid has a surplus.
The excavation is promoted more than when there is no crack, and the excavation rate increases. On the contrary, if the drilling fluid does not have sufficient cleaning ability, recutting by the bit occurs, the rate of excavation sharply decreases, the bit is consumed more, and the drilling torque abnormally increases.

【0014】いずれにしても、岩盤亀裂の発達部分は、
掘削トルクの変動及び掘進率の変動という現象により択
えることが可能である。したがって、パイロット掘削に
より岩盤亀裂の発達位置を事前に察知できれば、それに
応じてリーミング掘削時のビット荷重、回転数等を制限
することにより、トラブルの発生を未然に防ぐことが可
能になる。なお、表1に示されるように、岩盤に亀裂が
発達していると、掘削トルクの変動に応じて回転むらが
生じ、回転速度が僅かに低下するとともに、掘削流体圧
力が上昇することも考えられるが、ピストンポンプの脈
動等のノイズが大きく、これらの変化を岩盤亀裂の発達
として顕著に択えることは困難である。
In any case, the developed portion of the rock crack is
It is possible to select by the phenomenon of fluctuation of excavation torque and fluctuation of excavation rate. Therefore, if the development position of the rock crack can be detected in advance by the pilot excavation, it is possible to prevent the trouble from occurring by limiting the bit load, the rotation speed, and the like during the reaming excavation accordingly. Note that, as shown in Table 1, if a crack develops in the rock mass, uneven rotation may occur in response to fluctuations in the excavation torque, the rotation speed may slightly decrease, and the excavation fluid pressure may increase. However, noise such as pulsation of the piston pump is large, and it is difficult to select these changes remarkably as the development of rock cracks.

【0015】この発明は上述のような着眼あるいは知見
に基づいてなされたものであって、次のような手段を採
用している。
The present invention was made on the basis of the above-mentioned viewpoints and findings, and employs the following means.

【0016】すなわちこの発明は、パイロット孔を掘削
した後、前記パイロット孔を拡孔するリーミング掘削を
行う工法において、前記パイロット孔の掘削時に掘削デ
ータを採取する工程と、前記掘削データから前記パイロ
ット孔の周囲の岩盤性状を評価する工程と、前記岩盤性
状に基づきリーミング掘削時の掘削条件を設定する工程
とを備えてなることを特徴とするリーミング掘削施工管
理方法にある。
That is, according to the present invention, in a method of performing reaming excavation for expanding the pilot hole after excavating the pilot hole, a step of collecting excavation data when the pilot hole is excavated, and the pilot hole from the excavation data. A reaming excavation construction management method comprising: a step of evaluating a rock property around the rock and a step of setting an excavation condition at the time of reaming based on the rock property.

【0017】またこの発明は、前記パイロット孔の掘削
時のトルク変動と、掘進率とから岩盤性状を評価するこ
とを特徴とするリーミング掘削施工管理方法にある。
The present invention also relates to a reaming excavation construction management method characterized in that the rock property is evaluated from the torque fluctuation during excavation of the pilot hole and the excavation rate.

【0018】さらにこの発明は、前記掘進率が単位荷重
当たりの掘進率を含むことを特徴とするリーミング掘削
施工管理方法にある。
Further, the present invention is the reaming excavation construction management method, wherein the excavation rate includes the excavation rate per unit load.

【0019】さらにこの発明は、前記掘進率が単位回転
数当たりの掘進率を含むことを特徴とするリーミング掘
削施工管理方法にある。
Further, the present invention is the reaming excavation construction management method, wherein the excavation rate includes the excavation rate per unit rotational speed.

【0020】さらにこの発明は、前記リーミング掘削時
の掘削データを採取する工程と、前記パイロット及び前
記リーミング掘削の各掘削データから岩盤全体の性状を
評価する工程とを備えてなることを特徴とするリーミン
グ掘削施工管理方法にある。
Further, the present invention is characterized by comprising a step of collecting excavation data at the time of the reaming excavation and a step of evaluating the properties of the entire rock mass from the excavation data of the pilot and the reaming excavation. Reaming excavation construction management method.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照しながら以下に説明する。この発明の実施の形態では
リーミング掘削にレイズドリルが使用され、図1はその
ドリルユニットを示す正面図である。レイズドリルのド
リルユニット1は、図示しないガイドロッドに昇降可能
に案内支持されたドリルヘッド2を備え、このドリルヘ
ッド2はピストンロッド3がベース4に固定されたスラ
ストシリンダ5の作動により昇降する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiment of the present invention, a raise drill is used for reaming drilling, and FIG. 1 is a front view showing the drill unit. A drill unit 1 of a raise drill includes a drill head 2 which is guided and supported by a guide rod (not shown) so as to be able to move up and down. The drill head 2 is moved up and down by an operation of a thrust cylinder 5 having a piston rod 3 fixed to a base 4.

【0022】ドリルヘッド1にはドリルロッド6が装着
されるスピンドル7が設けられ、スピンドル7は油圧モ
ータ8の作動により正逆回転する。掘削時において、ド
リルロッド6にはトラベルシリンダ4により押し込み力
又は引き抜き力が与えられ、また油圧モータ7により回
転力が与えられる。
The drill head 1 is provided with a spindle 7 on which a drill rod 6 is mounted, and the spindle 7 rotates in the forward and reverse directions by the operation of a hydraulic motor 8. At the time of excavation, the drill rod 6 is given a pushing force or a pulling force by the travel cylinder 4, and a rotational force is given by the hydraulic motor 7.

【0023】図2はレイズドリルを使用したレイズボー
リングの手順を説明する図である。ドリルユニット1は
下部水平坑道9の上方の空間、例えば上部水平坑道10
に設置される。ドリルロッド6の先端にスパイラルスタ
ビライザー11を介してパイロットビット12を装着
し、ドリルロッド6を岩盤に押し込みながらパイロット
ビット12を回転させ、下部水平坑道9に向けてパイロ
ット孔を掘削する((a))。
FIG. 2 is a view for explaining the procedure of raise boring using a raise drill. The drill unit 1 has a space above the lower horizontal shaft 9, for example, an upper horizontal shaft 10.
Is installed in. The pilot bit 12 is attached to the tip of the drill rod 6 via the spiral stabilizer 11, and the pilot bit 12 is rotated while pushing the drill rod 6 into the bedrock to excavate the pilot hole toward the lower horizontal shaft 9 ((a)). ).

【0024】下部水平坑道9に到達したら、パイロット
ビット12をそれよりも大径のリーミングビット14に
交換し((b))、ドリルロッド6を引き抜きながらリ
ーミングビット14を回転させ、パイロット孔を拡孔す
るリーミング掘削を行う((c))。
When reaching the lower horizontal shaft 9, the pilot bit 12 is replaced with a reaming bit 14 having a larger diameter ((b)), and the reaming bit 14 is rotated while pulling out the drill rod 6 to expand the pilot hole. Reaming excavation with a hole is performed ((c)).

【0025】図3は掘削データを採取するための装置を
示す機能ブロック図である。ドリルユニット1には以下
のような各種センサーが設けられている。圧力検出器2
1、22はトラベルシリンダ5のスラスト圧力を検出す
るためのもので、一方の圧力検出器21は前進(押し込
み)圧力を、他方の圧力検出器22は後退(引き抜き)
圧力をそれぞれ検出する。
FIG. 3 is a functional block diagram showing an apparatus for collecting excavation data. The drill unit 1 is provided with the following various sensors. Pressure detector 2
Reference numerals 1 and 22 are for detecting the thrust pressure of the travel cylinder 5. One pressure detector 21 is forward (pushing) pressure, and the other pressure detector 22 is backward (pulling out) pressure.
Detect each pressure.

【0026】また、変位検出器23はドリルヘッド2の
変位を検出するためのもの、ロータリエンコーダ24は
ドリルロッド6の回転数(ビット回転数)を検出するた
めのもの、電磁流量計25は掘削流体流量を検出するた
めのもの、圧力検出器26は掘削流体圧力を検出するた
めのものである。さらに、パワーユニット30に設けら
れた圧力検出器27、28は油圧モータ8の作動油圧力
を検出するためのもので、一方の圧力検出器27は正転
圧力を、他方の圧力検出器28は逆転圧力をそれぞれ検
出する。
The displacement detector 23 is for detecting the displacement of the drill head 2, the rotary encoder 24 is for detecting the rotational speed (bit rotational speed) of the drill rod 6, and the electromagnetic flow meter 25 is for excavating. The pressure detector 26 is for detecting the fluid flow rate, and the pressure detector 26 is for detecting the drilling fluid pressure. Further, the pressure detectors 27 and 28 provided in the power unit 30 are for detecting the hydraulic oil pressure of the hydraulic motor 8. One pressure detector 27 is a forward rotation pressure and the other pressure detector 28 is a reverse rotation pressure. Detect each pressure.

【0027】上記センサー21〜28の検出信号はプロ
グラマブルコントローラ等からなる演算処理ユニット3
1に入力される。すなわち、検出信号は圧力変換器3
2、変位変換器33あるいは周波数電圧変換器34を介
して電気信号に変換され、A/D変換器35でデジタル
化されて、CPU36に入力される。CPU36は検出
信号に基づき演算処理し、掘削データを算出する。掘削
データには以下に記すものが含まれる。 a)時刻 b)回転速度(ビット回転数) c)掘削トルク…油圧モータ8の作動油圧力とモータの
性能曲線より演算 d)ビット荷重…トラベルシリンダ5のスラスト圧力と
シリンダ断面積より演算 e)掘削深度…ドリルヘッド2の変位量とドリルロッド
6の使用本数より演算 f)掘進速度…ドリルヘッド2の変位量と時間より演算 g)掘削流体圧力 f)掘削流体流量 これらの掘削データはディスプレイ37に表示され、ま
たメモリカードリード/ライタ38に読み込まれ、非接
触式のメモリカード39に書き込まれる。
The detection signals of the sensors 21 to 28 are output to the arithmetic processing unit 3 including a programmable controller or the like.
Input to 1. That is, the detection signal is the pressure transducer 3
2, converted into an electric signal through the displacement converter 33 or the frequency-voltage converter 34, digitized by the A / D converter 35, and input to the CPU 36. The CPU 36 performs arithmetic processing based on the detection signal to calculate excavation data. Excavation data includes the following. a) Time b) Rotational speed (bit rotation speed) c) Excavation torque ... Calculated from hydraulic oil pressure of hydraulic motor 8 and motor performance curve d) Bit load ... Calculated from thrust pressure of travel cylinder 5 and cylinder cross-sectional area e) Excavation depth ... Calculated from displacement of drill head 2 and number of drill rods used f) Excavation speed ... Calculated from displacement of drill head 2 and time g) Excavation fluid pressure f) Extrusion fluid flow rate , And is read by the memory card read / writer 38 and written in the non-contact type memory card 39.

【0028】上記のような掘削データの採取を含む、こ
の発明によるリーミング掘削管理施工方法は次のように
実施される。図4はパイロット掘削のフローチャートで
ある。パイロット掘削の施工そのものは図2で説明した
ような手順で行われ、パイロット孔の掘削時に図3に示
した装置により掘削データを採取する(ステップS
1)。パイロット掘削の終了後、掘削データを解析する
(ステップS2)。なお、掘削データのサンプリング
は、最小単位として掘削深度1cm毎に行い、掘削孔径
の1/3程度に相当する掘削深度分の値を平均化し、掘
削深度1m毎のデータを解析に使用する。
The reaming excavation management construction method according to the present invention including the excavation data collection as described above is carried out as follows. FIG. 4 is a flowchart of pilot excavation. The construction of the pilot excavation itself is performed by the procedure as described in FIG. 2, and the excavation data is collected by the device shown in FIG. 3 at the time of excavating the pilot hole (step S
1). After completion of the pilot excavation, the excavation data is analyzed (step S2). The sampling of the excavation data is performed every 1 cm of the excavation depth as the minimum unit, the values for the excavation depth corresponding to about 1/3 of the excavation hole diameter are averaged, and the data for each 1 m of the excavation depth is used for the analysis.

【0029】図5は掘削データ解析のための機器構成図
である。メモリカード39に記録された掘削データはメ
モリカードリーダ40に読み込まれ、解析手段であるパ
ーソナルコンピュータ41にデータ伝送され解析され
る。
FIG. 5 is a block diagram of equipment for analyzing excavation data. The excavation data recorded in the memory card 39 is read by the memory card reader 40, transmitted to a personal computer 41 as an analysis means, and analyzed.

【0030】ここで、掘削時のトルク変動及び掘進率と
岩盤亀裂の発達とを関連づけるための前提条件として、
掘削諸条件すなわち回転速度、ビット荷重、掘削流体を
一定とすることは前述したとおりである。しかしなが
ら、実際のパイロット掘削においては、掘削トルクの変
動が激しくなる場合は、掘削に対する悪影響を防ぐため
に、ビット荷重を小さくして掘進速度を制御し、ビット
の回転を安定化させるように操作している。この場合、
掘削機の制御により変化するビット荷重及び回転速度
は、共に掘進率に直接影響を与えることとなる。
Here, as preconditions for associating the torque fluctuation and excavation rate during excavation with the development of rock cracks,
The conditions for excavation, that is, the rotation speed, the bit load, and the excavation fluid are constant, as described above. However, in actual pilot excavation, if the excavation torque fluctuates significantly, in order to prevent adverse effects on the excavation, the bit load should be reduced to control the excavation speed and operate to stabilize the rotation of the bit. There is. in this case,
Both the bit load and the rotation speed, which are changed by the control of the excavator, directly affect the excavation rate.

【0031】したがって、解析に際しては次のような手
法を採る。すなわち、ビット荷重と回転速度の変更を補
正するために、掘進率については単位ビット荷重当たり
の掘進率(以下、荷重掘進率)と、単位回転当たりの掘
進率(以下、回転掘進率)を使用する。この荷重掘進率
及び回転掘進率は、次式で示すことができる。 PW=DL/t/W PN=DL/t/N ここに、 PW:荷重掘進率、PN:回転掘進率、DL:掘進長
さ、t:掘進時間 W:ビット荷重、N:ビット回転数 である。
Therefore, in the analysis, the following method is adopted. That is, in order to correct the changes in bit load and rotation speed, the digging rate per unit bit load (hereinafter, load digging rate) and the digging rate per unit rotation (hereinafter, rotary digging rate) are used for the digging rate. To do. The load excavation rate and the rotary excavation rate can be expressed by the following equations. PW = DL / t / W PN = DL / t / N Where, PW: load excavation rate, PN: rotational excavation rate, DL: excavation length, t: excavation time W: bit load, N: bit rotation speed is there.

【0032】掘進率として荷重掘進率と回転掘進率との
2つのデータを使用するのは、次の理由による。荷重掘
進率を算出するのに使用されるビット荷重データは前記
のようにトラベルシリンダのスラスト圧から演算される
が、掘削ビットの回転軸方向の振動によりトラベルシリ
ンダにはドリルパイプを介して負荷振動が生じている。
その結果、ビット荷重データが常に変化し、算出される
荷重掘進率も実際とは異なった値を示すことが多い。一
方、ビット回転数は掘削ビットの回転軸方向の振動の影
響が少ないので、算出される回転掘進率は実際に近い値
を示す。
The use of two data, the load excavation rate and the rotary excavation rate, as the excavation rate is as follows. The bit load data used to calculate the load excavation rate is calculated from the thrust pressure of the travel cylinder as described above, but the vibration of the drill bit in the direction of the rotation axis causes the load cylinder to vibrate through the drill pipe through load vibration. Is occurring.
As a result, the bit load data constantly changes, and the calculated load excavation rate often shows a value different from the actual value. On the other hand, since the bit rotation speed is less affected by the vibration of the excavation bit in the rotation axis direction, the calculated rotation excavation rate shows a value that is close to the actual value.

【0033】このように、リーミング掘削のような岩盤
掘削においては、ビット荷重の掘進速度に及ぼす影響の
方がビット回転数のそれよりも大きいので、荷重掘進率
と回転掘進率の両方のデータを使用することにより、正
確な岩盤情報が得られる。すなわち、解析にあたり、荷
重掘進率の変動と回転掘進率の変動とが同じ傾向を示す
場合には真の値と見做し、そうでない場合には偽と見做
す。
As described above, in rock excavation such as reaming excavation, since the influence of the bit load on the excavation speed is larger than that of the bit rotation speed, data of both the load excavation rate and the rotary excavation rate are obtained. Accurate bedrock information can be obtained by using it. That is, in the analysis, when the variation of the load excavation rate and the variation of the rotary excavation rate show the same tendency, it is considered as a true value, and when not, it is considered as false.

【0034】データ解析の結果得られる掘削深度と掘削
トルク及び掘進率(荷重掘進率と回転掘進率とを含む)
との関係は、パーソナルコンピュータ41の表示部ある
いはプリンタ42に出力され、さらにフロッピーディス
ク43等の記録媒体に記録される。
Excavation depth, excavation torque and excavation rate obtained as a result of data analysis (including load excavation rate and rotary excavation rate)
Is output to the display unit of the personal computer 41 or the printer 42, and further recorded on a recording medium such as the floppy disk 43.

【0035】図6には掘削深度に対する掘削トルク及び
掘進率の変化を示すチャートが例示され、これに基づい
て掘削深度別に岩盤性状を評価する(ステップS3)。
評価に際しては、岩盤亀裂状態を想定するために、掘削
トルクの変動幅(振幅)と掘進率とを対比させ、掘削ト
ルクの振幅の変化と掘進率とが同期していることを条件
に、次のような判断基準により判断する。 (1)掘削トルクの振幅が小さいときは、岩盤の亀裂は
劣勢である。 (2)掘削トルクの振幅が大きいときは、岩盤の亀裂は
優勢である。 (3)掘削トルクの振幅が大きい状態が、ある長さ継続
するときは破砕帯である。 図6に例示されたデータに関しての岩盤性状評価結果及
び想定されるリーミング掘削時のトラブルを表2に示し
てある。
FIG. 6 exemplifies a chart showing changes in the excavation torque and the excavation rate with respect to the excavation depth. Based on this, the rock mass properties are evaluated for each excavation depth (step S3).
At the time of evaluation, in order to assume a rock crack condition, the fluctuation width (amplitude) of the excavation torque is compared with the excavation rate, and the change in the excavation torque amplitude and the excavation rate are synchronized. Judgment is made according to such judgment criteria. (1) When the excavation torque amplitude is small, the rock crack is inferior. (2) When the amplitude of excavation torque is large, the rock crack is predominant. (3) When the excavation torque has a large amplitude for a certain length of time, it is a fracture zone. Table 2 shows the rock mass property evaluation results regarding the data exemplified in FIG. 6 and possible troubles during reaming excavation.

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】図7は、パイロット掘削に引き続くリーミ
ング掘削のフローチャートである。リーミング掘削の施
工そのものは図2で説明したような手順で行われる。リ
ーミング掘削の準備をし(ステップS4)、図4のステ
ップ3で実行した岩盤性状評価に基づき深度毎にリーミ
ング掘削条件を設定する(ステップS5)。すなわち、
掘削深度毎に許容されるビット回転数の最大値、掘削ト
ルクの最大値、ビット荷重の最大値を設定する。図6に
例示されたデータに関しての岩盤性状評価に対応する、
リーミング掘削条件が表2に示されている。
FIG. 7 is a flowchart of reaming excavation subsequent to pilot excavation. The construction of reaming excavation itself is performed by the procedure as described in FIG. Preparations are made for reaming excavation (step S4), and reaming excavation conditions are set for each depth based on the rock mass property evaluation performed in step 3 of FIG. 4 (step S5). That is,
The maximum value of the bit rotation speed, the maximum value of the excavation torque, and the maximum value of the bit load that are allowed for each excavation depth are set. Corresponding to the rock mass property evaluation with respect to the data illustrated in FIG.
Reaming excavation conditions are shown in Table 2.

【0038】リーミング掘削を開始し、パイロット掘削
の場合と同様にして掘削データを採取する(ステップS
6)。リーミング掘削中、掘削データが正常範囲内にあ
るか否かを監視し(ステップS7)、正常範囲内になけ
ればステップ5を再び実行して掘削条件を再検討する。
また、掘削データが平常範囲内にあれば掘削を続行す
る。
Reaming excavation is started and excavation data is collected in the same manner as in the case of pilot excavation (step S
6). During the reaming excavation, it is monitored whether or not the excavation data is within the normal range (step S7), and if not within the normal range, step 5 is executed again to reexamine the excavation conditions.
If the excavation data is within the normal range, excavation is continued.

【0039】掘削中さらに、リーミング掘削条件の設定
変更深度に到達したか否かを判断し(ステップS8)、
到達していればステップ5を再び実行して掘削条件の設
定変更を行う。設定変更深度に到達していなければ掘削
を続行する。そして、さらにリーミング終了深度に到達
したか否かを判断し(ステップS9)、到達していなけ
ればステップ6に戻る。リーミング終了深度に到達して
いればリーミングを終了し(ステップS10)、リーミ
ング掘削により採取した掘削データと既に採取したパイ
ロット掘削データを解析し、岩盤全体の性状を予測す
る。
During excavation Furthermore, it is determined whether or not the setting change depth of the reaming excavation condition has been reached (step S8),
If it has reached, step 5 is executed again to change the setting of the excavation condition. If the set change depth is not reached, excavation continues. Then, it is further determined whether or not the reaming end depth has been reached (step S9), and if not reached, the process returns to step 6. If the reaming end depth has been reached, the reaming is terminated (step S10), the excavation data collected by the reaming excavation and the pilot excavation data already collected are analyzed, and the properties of the entire rock mass are predicted.

【0040】上記実施の形態ではレイズドリルを使用し
たリーミング掘削の場合を例にとって、この発明を説明
したが、この発明はレイズドリルに限らず他の掘削機を
使用する場合でも適用可能である。また、掘削データを
採取するための装置やサンプリングの単位も例示にすぎ
ず、上記実施の形態と異なった機器構成やタイミングと
することができることはいうまでもない。
Although the present invention has been described in the above embodiment by taking the case of reaming excavation using a raise drill as an example, the present invention is applicable not only to a raise drill but also to other excavators. Further, it is needless to say that the device for collecting the excavation data and the unit of sampling are merely examples, and the device configuration and timing different from those of the above-described embodiment can be adopted.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、パイロ
ット掘削に引き続くリーミング掘削を掘削ツールス等に
悪影響を与えることなく、安全に施工できる。
As described above, according to the present invention, the reaming excavation subsequent to the pilot excavation can be safely carried out without adversely affecting the excavation tools and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1はリーミング掘削に使用されるレイズドリ
ルのドリルユニットを示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing a drill unit of a raise drill used for reaming excavation.

【図2】図2はレイズドリルを使用したリーミング掘削
の手順を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a procedure of reaming excavation using a raise drill.

【図3】図3は掘削データを採取するための装置を示す
機能ブロック図である。
FIG. 3 is a functional block diagram showing an apparatus for collecting excavation data.

【図4】図4は、この発明による管理施工方法下でのパ
イロット掘削のフローチャートである。
FIG. 4 is a flow chart of pilot excavation under the control construction method according to the present invention.

【図5】図5は掘削データ解析のための機器構成図であ
る。
FIG. 5 is a device configuration diagram for excavation data analysis.

【図6】図6は掘削深度に対する掘削トルク及び掘進率
の関係を例示する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the excavation torque and the excavation rate with respect to the excavation depth.

【図7】図7は、この発明による管理施工方法下でのリ
ーミング掘削のフローチャートである。
FIG. 7 is a flow chart of reaming excavation under the control construction method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レイズドリルユニット 2…ドリルヘッド 5…トラベルシリンダ 6…ドリルロッド 7…スピンドル 8…油圧モータ 12、13…パイロットビット 14…リーミングビット 30…パワーユニット 31…演算処理ユニット 38…メモリカードリード/ライト 39…メモリカード 40…メモリカードリード 41…パーソナルコンピュータ 1 ... Raise drill unit 2 ... drill head 5 ... Travel cylinder 6 ... drill rod 7 ... Spindle 8 ... Hydraulic motor 12, 13 ... Pilot bit 14 ... Reaming Bit 30 ... Power unit 31 ... Arithmetic processing unit 38 ... Memory card read / write 39 ... Memory card 40 ... Memory card read 41 ... Personal computer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 昌夫 東京都中野区中央1丁目29番15号 鉱研 工業株式会社内 (72)発明者 青山 昌市 東京都中野区中央1丁目29番15号 鉱研 工業株式会社内 (56)参考文献 特公 平3−7796(JP,B2) 実公 昭54−1441(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21B 7/00 - 7/30 E21D 9/00 E21D 9/08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Masao Akiyama 1-29-15 Chuo, Nakano-ku, Tokyo Minken Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Masa-Cho Aoyama 1-29-15 Chuo, Nakano-ku, Tokyo Within Mining & Industry Co., Ltd. (56) References Japanese Patent Publication No. 3-7796 (JP, B2) J. Sho 54-1441 (JP, Y2) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) E21B 7/00-7/30 E21D 9/00 E21D 9/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】パイロット孔を掘削した後、前記パイロッ
ト孔を拡孔するリーミング掘削を行う工法において、 前記パイロット孔の掘削時に掘削データを採取する工程
と、 前記掘削データから前記パイロット孔の周囲の岩盤性状
を評価する工程と、 前記岩盤性状に基づきリーミング掘削時の掘削条件を設
定する工程とを備えてなることを特徴とするリーミング
掘削管理施工方法。
1. A method of performing reaming excavation for expanding the pilot hole after excavating the pilot hole, collecting excavation data at the time of excavating the pilot hole, and A reaming excavation management construction method comprising: a step of evaluating rock mass properties; and a step of setting excavation conditions at the time of reaming excavation based on the rock mass properties.
【請求項2】前記パイロット孔の掘削時のトルク変動
と、掘進率とから岩盤性状を評価することを特徴とする
請求項1記載のリーミング掘削工法。
2. The reaming excavation method according to claim 1, wherein rock mass properties are evaluated based on a torque fluctuation during excavation of the pilot hole and an excavation rate.
【請求項3】前記掘進率が単位荷重当たりの掘進率を含
むことを特徴とする請求項2記載のリーミング掘削管理
施工方法。
3. The reaming excavation management construction method according to claim 2, wherein the excavation rate includes an excavation rate per unit load.
【請求項4】前記掘進率が単位回転数当たりの掘進率を
含むことを特徴とする請求項2記載のリーミング掘削管
理施工方法。
4. The reaming excavation management construction method according to claim 2, wherein the excavation rate includes an excavation rate per unit rotational speed.
【請求項5】前記リーミング掘削時の掘削データを採取
する工程と、 前記パイロット及び前記リーミング掘削の各掘削データ
から岩盤全体の性状を評価する工程とを備えてなること
を特徴とする請求項1、2、3又は4記載のリーミング
掘削管理施工方法。
5. The method according to claim 1, further comprising a step of collecting excavation data at the time of the reaming excavation, and a step of evaluating a property of the entire rock mass from the excavation data of the pilot and the reaming excavation. The reaming excavation management construction method according to 2, 3, or 4.
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