JP3489092B2 - 坑道掘進工法及び坑道掘進機 - Google Patents
坑道掘進工法及び坑道掘進機Info
- Publication number
- JP3489092B2 JP3489092B2 JP22896798A JP22896798A JP3489092B2 JP 3489092 B2 JP3489092 B2 JP 3489092B2 JP 22896798 A JP22896798 A JP 22896798A JP 22896798 A JP22896798 A JP 22896798A JP 3489092 B2 JP3489092 B2 JP 3489092B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutter
- cutter head
- head
- roller
- tunnel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
- E21D9/1006—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools
- E21D9/104—Cutting tool fixtures
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
- E21D9/1006—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools
- E21D9/1013—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools on a tool-carrier supported by a movable boom
- E21D9/102—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools on a tool-carrier supported by a movable boom by a longitudinally extending boom being pivotable about a vertical and a transverse axis
- E21D9/1026—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools on a tool-carrier supported by a movable boom by a longitudinally extending boom being pivotable about a vertical and a transverse axis the tool-carrier being rotated about a transverse axis
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、岩盤を全断面掘削
して坑道、トンネル、立坑等を掘進するのに好適な坑道
掘進工法及びそれを適用した坑道掘進機に関する。
して坑道、トンネル、立坑等を掘進するのに好適な坑道
掘進工法及びそれを適用した坑道掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】岩盤を全断面掘削して坑道、トンネル、
立坑等を掘進する坑道掘進機として、従来、全断面型坑
道掘進機が知られている。全断面型坑道掘進機は、多数
のローラーカッターを装着したカッターヘッドを備え、
カッターヘッドを岩盤に押圧し回転させつつ前進させる
ことにより、円形断面を掘削して坑道等を掘進していく
ものである。
立坑等を掘進する坑道掘進機として、従来、全断面型坑
道掘進機が知られている。全断面型坑道掘進機は、多数
のローラーカッターを装着したカッターヘッドを備え、
カッターヘッドを岩盤に押圧し回転させつつ前進させる
ことにより、円形断面を掘削して坑道等を掘進していく
ものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の全断面型坑道掘
進機は、カッターヘッドの正面部においては、掘進方向
に対して垂直な坑道切羽面にローラーカッターが略一平
面上で同時かつ直角に当接するよう配置され、カッター
ヘッドの周辺部においては、掘進方向に対して後方傾斜
する坑道切羽面にローラーカッターが略直角に当接する
よう配置されている。そして、カッターヘッドの正面
部、周辺部いずれにおいても、ローラーカッターの接岩
点周囲には略均等に岩盤が存在しており、一方向に岩盤
を切り落とせるような段差部が存在しないので、ローラ
ーカッターは岩盤の圧縮強度に対抗して作用し、接岩点
周囲の岩盤を圧縮力により破砕することになる。
進機は、カッターヘッドの正面部においては、掘進方向
に対して垂直な坑道切羽面にローラーカッターが略一平
面上で同時かつ直角に当接するよう配置され、カッター
ヘッドの周辺部においては、掘進方向に対して後方傾斜
する坑道切羽面にローラーカッターが略直角に当接する
よう配置されている。そして、カッターヘッドの正面
部、周辺部いずれにおいても、ローラーカッターの接岩
点周囲には略均等に岩盤が存在しており、一方向に岩盤
を切り落とせるような段差部が存在しないので、ローラ
ーカッターは岩盤の圧縮強度に対抗して作用し、接岩点
周囲の岩盤を圧縮力により破砕することになる。
【０００４】よって、岩盤の圧縮強度が高い場合には、
破砕するのに極めて強大な圧力が必要となり、掘進能力
の低下が著しくなり、ローラカッターの摩耗も激しくな
る。又、極めて強大な圧力でカッターヘッドを岩盤に押
圧するため、振動、撓みを防止すべくローラーカッタ
ー、カッターヘッド、機体をより強固な構造とし、カッ
ターヘッド押圧シリンダーをより強力なものとする必要
があった。
破砕するのに極めて強大な圧力が必要となり、掘進能力
の低下が著しくなり、ローラカッターの摩耗も激しくな
る。又、極めて強大な圧力でカッターヘッドを岩盤に押
圧するため、振動、撓みを防止すべくローラーカッタ
ー、カッターヘッド、機体をより強固な構造とし、カッ
ターヘッド押圧シリンダーをより強力なものとする必要
があった。
【０００５】本発明は、従来技術におけるかかる問題点
に鑑みて為されたものであり、掘削の際に必要となる圧
力を低減させ、岩盤の圧縮強度が高い場合にあっても、
従来に比較して小さな圧力で掘削でき、掘進能力の著し
い低下、ローラカッターの激しい摩耗を防止し、又、そ
れほどローラーカッター、カッターヘッド、機体を強固
な構造とし、カッターヘッド押圧シリンダーを強力とす
る必要のない坑道掘進工法を提供することを目的とす
る。又、その坑道掘進工法を好適に実施することができ
る坑道掘進機を提供することを目的とする。
に鑑みて為されたものであり、掘削の際に必要となる圧
力を低減させ、岩盤の圧縮強度が高い場合にあっても、
従来に比較して小さな圧力で掘削でき、掘進能力の著し
い低下、ローラカッターの激しい摩耗を防止し、又、そ
れほどローラーカッター、カッターヘッド、機体を強固
な構造とし、カッターヘッド押圧シリンダーを強力とす
る必要のない坑道掘進工法を提供することを目的とす
る。又、その坑道掘進工法を好適に実施することができ
る坑道掘進機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の坑道掘進工法は、略円錐形状を呈するカッ
ターヘッド（２）の周面に、カッターヘッドの中心軸
（Ｏ）上で一定間隔（α）位置が異なる点（Ｏ 1 ，Ｏ 2 ，
・・・，Ｏ 7 ）を中心としていて半径が一定値（β）異
なる複数の円（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ，・・・，Ｃ 7 ）上であって、
当該カッターヘッドを正面からみたときに、中心軸
（Ｏ）と最外円（Ｃ7）を結ぶ半径線上に並ぶことなく
互いに円周方向へずれた位置に、 中心軸（Ｏ）側の円
（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ）上には一つ、それよりも外側の円（Ｃ 3 〜
Ｃ 7 ）上には各円の中心（Ｏ 3 〜Ｏ 7 ）に関して対称に二
つ、刃先が先端から片側にのみ傾斜してなるカッターデ
ィスク（３ａ）を有するローラカッタ−（３xy）を、カ
ッターディスク（３ａ）の刃先をカッターヘッド（２）
前方へ突出させ且つ掘進方向に対して所定角度（θ）傾
斜させて各々配置された坑道掘進機により、ローラーカ
ッター（３xy）の接岩点を岩盤（６）に形成された段差
部（６x）近傍に位置させ、ローラーカッター（３xy）
に段差部（６x）を切除しつつ破砕するアンダーカット
をさせて、掘進方向と周方向の段差がそれぞれ一定値
（α、β）である階段状断面を呈する切羽面を保持しつ
つ岩盤（６）を掘削するようにしたものである。
め、本発明の坑道掘進工法は、略円錐形状を呈するカッ
ターヘッド（２）の周面に、カッターヘッドの中心軸
（Ｏ）上で一定間隔（α）位置が異なる点（Ｏ 1 ，Ｏ 2 ，
・・・，Ｏ 7 ）を中心としていて半径が一定値（β）異
なる複数の円（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ，・・・，Ｃ 7 ）上であって、
当該カッターヘッドを正面からみたときに、中心軸
（Ｏ）と最外円（Ｃ7）を結ぶ半径線上に並ぶことなく
互いに円周方向へずれた位置に、 中心軸（Ｏ）側の円
（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ）上には一つ、それよりも外側の円（Ｃ 3 〜
Ｃ 7 ）上には各円の中心（Ｏ 3 〜Ｏ 7 ）に関して対称に二
つ、刃先が先端から片側にのみ傾斜してなるカッターデ
ィスク（３ａ）を有するローラカッタ−（３xy）を、カ
ッターディスク（３ａ）の刃先をカッターヘッド（２）
前方へ突出させ且つ掘進方向に対して所定角度（θ）傾
斜させて各々配置された坑道掘進機により、ローラーカ
ッター（３xy）の接岩点を岩盤（６）に形成された段差
部（６x）近傍に位置させ、ローラーカッター（３xy）
に段差部（６x）を切除しつつ破砕するアンダーカット
をさせて、掘進方向と周方向の段差がそれぞれ一定値
（α、β）である階段状断面を呈する切羽面を保持しつ
つ岩盤（６）を掘削するようにしたものである。
【０００７】岩盤に既存の先進導坑がない場合には、掘
進方向最前位置のローラーカッター群に属するローラー
カッターの接岩点が近傍に位置する段差部を形成するた
めに、先進導坑を穿孔しつつ岩盤を掘削するようにして
もよい。
進方向最前位置のローラーカッター群に属するローラー
カッターの接岩点が近傍に位置する段差部を形成するた
めに、先進導坑を穿孔しつつ岩盤を掘削するようにして
もよい。
【０００８】 本発明の坑道掘進機は、略円錐形状を呈
するカッターヘッド（２）の周面に、カッターヘッドの
中心軸（Ｏ）上で一定間隔（α）位置が異なる点
（Ｏ 1 ，Ｏ 2 ，・・・，Ｏ 7 ）を中心としていて半径が一
定値（β）異なる複数の円（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ，・・・，Ｃ 7 ）
上であって、当該カッターヘッドを正面からみたとき
に、中心軸（Ｏ）と最外円（Ｃ7）を結ぶ半径線上に並
ぶことなく互いに円周方向へずれた位置に、中心軸
（Ｏ）側の円（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ）上には一つ、それよりも外側
の円（Ｃ 3 〜Ｃ 7 ）上には各円の中心（Ｏ 3 〜Ｏ 7 ）に関し
て対称に二つ、刃先が先端から片側にのみ傾斜してなる
カッターディスク（３ａ）を有するローラカッタ−（３
xy）を、カッターディスク（３ａ）の刃先をカッターヘ
ッド（２）前方へ突出させて各々配置し、各ローラーカ
ッター（３xy）を、岩盤（６）に形成された段差部（６
x）を切除しつつ破砕するアンダーカットをするよう
に、掘進方向に対して所定角度（θ）傾斜させたもので
ある。
するカッターヘッド（２）の周面に、カッターヘッドの
中心軸（Ｏ）上で一定間隔（α）位置が異なる点
（Ｏ 1 ，Ｏ 2 ，・・・，Ｏ 7 ）を中心としていて半径が一
定値（β）異なる複数の円（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ，・・・，Ｃ 7 ）
上であって、当該カッターヘッドを正面からみたとき
に、中心軸（Ｏ）と最外円（Ｃ7）を結ぶ半径線上に並
ぶことなく互いに円周方向へずれた位置に、中心軸
（Ｏ）側の円（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ）上には一つ、それよりも外側
の円（Ｃ 3 〜Ｃ 7 ）上には各円の中心（Ｏ 3 〜Ｏ 7 ）に関し
て対称に二つ、刃先が先端から片側にのみ傾斜してなる
カッターディスク（３ａ）を有するローラカッタ−（３
xy）を、カッターディスク（３ａ）の刃先をカッターヘ
ッド（２）前方へ突出させて各々配置し、各ローラーカ
ッター（３xy）を、岩盤（６）に形成された段差部（６
x）を切除しつつ破砕するアンダーカットをするよう
に、掘進方向に対して所定角度（θ）傾斜させたもので
ある。
【０００９】
【００１０】岩盤に既存の先進導坑がない場合に、掘進
方向最前位置のローラーカッター群に属するローラーカ
ッターの接岩点が近傍に位置する段差部を形成するため
に、先進導坑を穿孔するべく、前記カッターヘッドと同
軸状にボーリングヘッドを配設してもよい。
方向最前位置のローラーカッター群に属するローラーカ
ッターの接岩点が近傍に位置する段差部を形成するため
に、先進導坑を穿孔するべく、前記カッターヘッドと同
軸状にボーリングヘッドを配設してもよい。
【００１１】前記ボーリングヘッドは、前記カッターヘ
ッドと独立に回転し、カッターヘッドの中心軸に沿って
進退自在としてもよく、前記カッターヘッドに固定し、
カッターヘッドと一体的に回転するようにしてもよい。
ッドと独立に回転し、カッターヘッドの中心軸に沿って
進退自在としてもよく、前記カッターヘッドに固定し、
カッターヘッドと一体的に回転するようにしてもよい。
【００１２】又、ローラーカッターを掘進方向に対して
所定角度傾斜しておけば、カッターディスクの側面抵抗
を減少でき、かつ、カッターヘッド等が掘削されていな
い岩盤に当接しない構造を比較的容易に構成できる。
所定角度傾斜しておけば、カッターディスクの側面抵抗
を減少でき、かつ、カッターヘッド等が掘削されていな
い岩盤に当接しない構造を比較的容易に構成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の坑道掘進工法及び
坑道掘進機について、図面を参照しつつ説明する。図１
は本発明の坑道掘進機のカッターヘッドの概略正面図、
図２は図１の坑道掘進機により坑道を掘進する状態を示
す概略断面図であり、両図には坑道掘進機１前部に配設
されるカッターヘッド２のみを示し、ローラーカッター
の保持機構、カッターヘッド２の駆動機構、押圧機構
等、坑道掘進機の内部及び後部機構は省略してある。
坑道掘進機について、図面を参照しつつ説明する。図１
は本発明の坑道掘進機のカッターヘッドの概略正面図、
図２は図１の坑道掘進機により坑道を掘進する状態を示
す概略断面図であり、両図には坑道掘進機１前部に配設
されるカッターヘッド２のみを示し、ローラーカッター
の保持機構、カッターヘッド２の駆動機構、押圧機構
等、坑道掘進機の内部及び後部機構は省略してある。
【００１４】坑道掘進機１は、図１及び図２に示すよう
に、略円錐形状を呈するカッターヘッド２を備え、この
カッターヘッド２は、図示しない押圧機構により岩盤切
羽面に所望圧力で押圧でき、図示しない駆動機構により
中心軸Ｏ回りに正逆両方向、所望回転数、回転トルクで
回転できるようになっている。
に、略円錐形状を呈するカッターヘッド２を備え、この
カッターヘッド２は、図示しない押圧機構により岩盤切
羽面に所望圧力で押圧でき、図示しない駆動機構により
中心軸Ｏ回りに正逆両方向、所望回転数、回転トルクで
回転できるようになっている。
【００１５】 図１及び図２に示すように、カッターヘ
ッド２の周面には、掘進方向及びそれに対して垂直な方
向に所定間隔で複数群のローラーカッター群３1，３2，
３3・・・を配置してある。より具体的にいえば、中心
軸Ｏ上で位置の異なる点を中心Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3・・・と
する半径の異なる円Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3・・・上にローラー
カッター群３1，３2，３3・・・を配置してある。ロー
ラーカッター３1，３2，３3・・・は、カッターヘッド
２を正面からみたときに、ヘッドの中心軸Ｏを中心とし
た前記同心円Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3・・・上であって、中心軸
Ｏと最外同心円Ｃ7を結ぶ半径線上には並ぶことなく、
円周方向へずれた位置に各々配置してある。そして、各
中心Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3・・・間の間隔を一定値αとし、各
同心円Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3・・・間の半径の差を一定値βと
してある。
ッド２の周面には、掘進方向及びそれに対して垂直な方
向に所定間隔で複数群のローラーカッター群３1，３2，
３3・・・を配置してある。より具体的にいえば、中心
軸Ｏ上で位置の異なる点を中心Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3・・・と
する半径の異なる円Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3・・・上にローラー
カッター群３1，３2，３3・・・を配置してある。ロー
ラーカッター３1，３2，３3・・・は、カッターヘッド
２を正面からみたときに、ヘッドの中心軸Ｏを中心とし
た前記同心円Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3・・・上であって、中心軸
Ｏと最外同心円Ｃ7を結ぶ半径線上には並ぶことなく、
円周方向へずれた位置に各々配置してある。そして、各
中心Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3・・・間の間隔を一定値αとし、各
同心円Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3・・・間の半径の差を一定値βと
してある。
【００１６】 各ローラーカッター群３xは１又は複数
のローラーカッター３x1，３x2，・・・からなり、各ロ
ーラーカッター群３xにおいて書くローラーカッター３
x1，３x2，・・・は等間隔で配置してある。図１におい
て、ローラーカッター群３1ではローラーカッター３11
を１個、ローラーカッター群３ 2 ではローラーカッター
３ 21 を１個、ローラーカッタ群３ 3 〜３ 7 ではローラーカ
ッター３ x1 ，３ x2 を２個対称に配置してある。
のローラーカッター３x1，３x2，・・・からなり、各ロ
ーラーカッター群３xにおいて書くローラーカッター３
x1，３x2，・・・は等間隔で配置してある。図１におい
て、ローラーカッター群３1ではローラーカッター３11
を１個、ローラーカッター群３ 2 ではローラーカッター
３ 21 を１個、ローラーカッタ群３ 3 〜３ 7 ではローラーカ
ッター３ x1 ，３ x2 を２個対称に配置してある。
【００１７】 ローラーカッター３は、カッターヘッド
２に固定されたハウジングに着脱自在かつ回転自在に取
り付けてある。又、ローラーカッター３は、掘進方向、
すなわち中心軸Ｏ方向に対して所定角度θ傾斜させ、カ
ッターディスク３ａの先端部をカッターヘッド２の周面
より前方に突出させてある。カッターディスク３ａは刃
先が先端から片側にのみ傾斜してなっている。ローラカ
ッタ−ローラーカッター３を掘進方向に対して所定角度
θ傾斜しておけば、カッターディスク３ａの側面抵抗を
減少でき、かつ、カッターヘッド２等が掘削されていな
い岩盤に当接しない構造を比較的容易に構成できる。
２に固定されたハウジングに着脱自在かつ回転自在に取
り付けてある。又、ローラーカッター３は、掘進方向、
すなわち中心軸Ｏ方向に対して所定角度θ傾斜させ、カ
ッターディスク３ａの先端部をカッターヘッド２の周面
より前方に突出させてある。カッターディスク３ａは刃
先が先端から片側にのみ傾斜してなっている。ローラカ
ッタ−ローラーカッター３を掘進方向に対して所定角度
θ傾斜しておけば、カッターディスク３ａの側面抵抗を
減少でき、かつ、カッターヘッド２等が掘削されていな
い岩盤に当接しない構造を比較的容易に構成できる。
【００１８】坑道掘進機１にはカッターヘッド２と同軸
状にボーリングヘッド４が配設されており、このボーリ
ングヘッド４は、カッターヘッド２と独立に回転し、カ
ッターヘッド２の中心軸Ｏに沿って進退自在となってい
る。ボーリングヘッド４には、岩盤の圧縮強度等の性
質、所望のボーリング速度に応じて、ローラーカッタ
ー、トリコンビット、コニカルビット、ダウンザホール
ハンマー（Ｄ．Ｔ．Ｈ．）、穿孔用ビット等を適宜選択
して装着することができる。
状にボーリングヘッド４が配設されており、このボーリ
ングヘッド４は、カッターヘッド２と独立に回転し、カ
ッターヘッド２の中心軸Ｏに沿って進退自在となってい
る。ボーリングヘッド４には、岩盤の圧縮強度等の性
質、所望のボーリング速度に応じて、ローラーカッタ
ー、トリコンビット、コニカルビット、ダウンザホール
ハンマー（Ｄ．Ｔ．Ｈ．）、穿孔用ビット等を適宜選択
して装着することができる。
【００１９】又、カッターヘッド２の押圧機構とは別に
押圧シリンダー５を備えており、この押圧シリンダー５
によりボーリングヘッド４を進退させ、岩盤に所望圧力
で押圧させることができ、押圧シリンダー５を介して、
カッターヘッド２とは独立に、所望の回転数、回転トル
クで回転させることができるようになっている。ボーリ
ングヘッド４を進退させ、適当な位置とすることによ
り、カッターの交換、保守作業が容易となる。尚、ボー
リングヘッド４には、切削ズリを後方に搬出するための
螺旋状ベーンや洗浄水装置等を取り付けてもよい。
押圧シリンダー５を備えており、この押圧シリンダー５
によりボーリングヘッド４を進退させ、岩盤に所望圧力
で押圧させることができ、押圧シリンダー５を介して、
カッターヘッド２とは独立に、所望の回転数、回転トル
クで回転させることができるようになっている。ボーリ
ングヘッド４を進退させ、適当な位置とすることによ
り、カッターの交換、保守作業が容易となる。尚、ボー
リングヘッド４には、切削ズリを後方に搬出するための
螺旋状ベーンや洗浄水装置等を取り付けてもよい。
【００２０】次に、本発明の坑道掘進工法を上記坑道掘
進機１を使用して実施する場合について説明する。
進機１を使用して実施する場合について説明する。
【００２１】先ず、図２に示すように、押圧シリンダー
５によりボーリングヘッド４を前進させ、所定圧力で岩
盤６にボーリングヘッド４を押圧させ、ボーリングヘッ
ド４を所定回転数、回転トルクで回転させて、先進導坑
７を穿孔する。
５によりボーリングヘッド４を前進させ、所定圧力で岩
盤６にボーリングヘッド４を押圧させ、ボーリングヘッ
ド４を所定回転数、回転トルクで回転させて、先進導坑
７を穿孔する。
【００２２】次に、押圧機構によりカッターヘッド２を
岩盤６切羽面に所定圧力で押圧させれば、図３（Ａ）に
示すように、掘進方向最前位置のローラーカッター群３
1 のローラーカッター３11は先進導坑７の開口部に形成
された岩盤６の段差部６1 近傍に当接する。
岩盤６切羽面に所定圧力で押圧させれば、図３（Ａ）に
示すように、掘進方向最前位置のローラーカッター群３
1 のローラーカッター３11は先進導坑７の開口部に形成
された岩盤６の段差部６1 近傍に当接する。
【００２３】駆動機構によりカッターヘッド２を所定回
転数、回転トルクで回転させつつ前進させれば、図４に
示すように、岩盤６の段差部６1 はローラーカッター３
11のカッターディスク３ａにより先進導坑７方向に切り
落とされ、カッターディスク３ａの後方には新たな段差
部６2 が形成される。
転数、回転トルクで回転させつつ前進させれば、図４に
示すように、岩盤６の段差部６1 はローラーカッター３
11のカッターディスク３ａにより先進導坑７方向に切り
落とされ、カッターディスク３ａの後方には新たな段差
部６2 が形成される。
【００２４】このように、ローラーカッター３11の接岩
点を岩盤６の段差部６1 近傍としてあるから、ローラー
カッター３11は岩盤６の引張強度に対抗して作用し、段
差部６1 を切除しつつ破砕する、いわゆるアンダーカッ
トをすることになる。そして、一般に、岩盤の引張強度
は圧縮強度より遥かに小さく、１／１０程度であるか
ら、アンダーカットによれば、より小さな圧力で岩盤を
掘削することができ、ローラーカッター３の摩耗も減少
し、ローラーカッター３の耐圧強度を軽減することもで
きる。
点を岩盤６の段差部６1 近傍としてあるから、ローラー
カッター３11は岩盤６の引張強度に対抗して作用し、段
差部６1 を切除しつつ破砕する、いわゆるアンダーカッ
トをすることになる。そして、一般に、岩盤の引張強度
は圧縮強度より遥かに小さく、１／１０程度であるか
ら、アンダーカットによれば、より小さな圧力で岩盤を
掘削することができ、ローラーカッター３の摩耗も減少
し、ローラーカッター３の耐圧強度を軽減することもで
きる。
【００２５】さらに、カッターヘッド２を前進させれ
ば、図３（Ｂ）に示すように、掘進方向第２位置のロー
ラーカッター群３2 のローラーカッター３21が岩盤６に
形成された段差部６2 近傍に当接する。そして、同様
に、図３（Ｃ）に示すように、岩盤６の段差部６2 はロ
ーラーカッター３21のカッターディスク３ａにより先進
導坑７方向に切り落とされ、カッターディスク３ａの後
方に新たな段差部６3 が形成される。
ば、図３（Ｂ）に示すように、掘進方向第２位置のロー
ラーカッター群３2 のローラーカッター３21が岩盤６に
形成された段差部６2 近傍に当接する。そして、同様
に、図３（Ｃ）に示すように、岩盤６の段差部６2 はロ
ーラーカッター３21のカッターディスク３ａにより先進
導坑７方向に切り落とされ、カッターディスク３ａの後
方に新たな段差部６3 が形成される。
【００２６】次いで、図３（Ｄ）に示すように、段差部
６3 は掘進方向第３位置のローラーカッター群３3 のロ
ーラーカッター３31，３32のカッターディスク３ａによ
り先進導坑７方向に切り落とされ、カッターディスク３
ａの後方に新たな段差部６4が形成され、以下同様にし
て、図３（Ｅ）に示すように、前位のローラーカッター
群３x のローラーカッター３x1，３x2により形成された
段差部６x+1 は後位のローラーカッター群３x+1 のロー
ラーカッター３(x+1)Yにより切り落とされ、新たな段差
部６x+2 が形成されていく。
６3 は掘進方向第３位置のローラーカッター群３3 のロ
ーラーカッター３31，３32のカッターディスク３ａによ
り先進導坑７方向に切り落とされ、カッターディスク３
ａの後方に新たな段差部６4が形成され、以下同様にし
て、図３（Ｅ）に示すように、前位のローラーカッター
群３x のローラーカッター３x1，３x2により形成された
段差部６x+1 は後位のローラーカッター群３x+1 のロー
ラーカッター３(x+1)Yにより切り落とされ、新たな段差
部６x+2 が形成されていく。
【００２７】 そして、図３（Ｆ）に示すように、段差
部６7が掘進方向最後位置のローラーカッター群３7のロ
ーラーカッター３71，３72のカッターディスク３ａによ
り先進導抗７方向に切り落とされると、以後は、図３
（Ｆ）及び図２に示すような、掘進方向の段差がα、周
方向の段差βである階段状断面を呈する切羽面を保持し
つつ坑道を掘進していくことになる。
部６7が掘進方向最後位置のローラーカッター群３7のロ
ーラーカッター３71，３72のカッターディスク３ａによ
り先進導抗７方向に切り落とされると、以後は、図３
（Ｆ）及び図２に示すような、掘進方向の段差がα、周
方向の段差βである階段状断面を呈する切羽面を保持し
つつ坑道を掘進していくことになる。
【００２８】このように、略円錐形状を呈するカッター
ヘッド２の周面に、所定間隔で複数群のローラーカッタ
ー群３1，３2，３3・・・を配置して、各ローラーカッ
ター群３Xに属するローラーカッター３X1，３X2，３X3
・・・により段差部６Xをアンダーカットにより切り落
とすとともに、新たな段差部６X+1を形成するようにし
たから、従来と比較して遥かに小さな圧力で全断面掘削
をすることができ、坑道掘進機１の掘進性能を飛躍的に
向上させることができる。
ヘッド２の周面に、所定間隔で複数群のローラーカッタ
ー群３1，３2，３3・・・を配置して、各ローラーカッ
ター群３Xに属するローラーカッター３X1，３X2，３X3
・・・により段差部６Xをアンダーカットにより切り落
とすとともに、新たな段差部６X+1を形成するようにし
たから、従来と比較して遥かに小さな圧力で全断面掘削
をすることができ、坑道掘進機１の掘進性能を飛躍的に
向上させることができる。
【００２９】又、上記ローラーカッター群３1 ，３2 ,
３3 ・・・の配置は、カッターヘッド２を略円錐形状と
することにより実現できるから、従来と比較して坑道掘
進機１の構造が特別に複雑となることもない。しかも、
カッターヘッド２を略円錐形状とすることにより、より
立体的構造となり、従来の平面的構造のカッターヘッド
に比較してより強固となるし、周面積が大となり、切削
ズリの取込口を大きくすることができ、切削ズリを円滑
に排出することができる。
３3 ・・・の配置は、カッターヘッド２を略円錐形状と
することにより実現できるから、従来と比較して坑道掘
進機１の構造が特別に複雑となることもない。しかも、
カッターヘッド２を略円錐形状とすることにより、より
立体的構造となり、従来の平面的構造のカッターヘッド
に比較してより強固となるし、周面積が大となり、切削
ズリの取込口を大きくすることができ、切削ズリを円滑
に排出することができる。
【００３０】尚、岩盤６に既に先進導坑が穿孔されてい
る場合には、その先進導坑にボーリングヘッド４を挿入
させ、これを案内として拡幅掘削を行うこともできる。
又、ボーリング精度が非常に高く、切削速度も大きい方
向制御ボーリング等を使用して、先ず、小径の先進導坑
を穿孔し、その後に本発明の坑道掘進機１を使用して、
効率的な掘進を行ってもよい。
る場合には、その先進導坑にボーリングヘッド４を挿入
させ、これを案内として拡幅掘削を行うこともできる。
又、ボーリング精度が非常に高く、切削速度も大きい方
向制御ボーリング等を使用して、先ず、小径の先進導坑
を穿孔し、その後に本発明の坑道掘進機１を使用して、
効率的な掘進を行ってもよい。
【００３１】上記坑道掘進機１においては、ボーリング
ヘッド４はカッターヘッド２と独立に回転し、カッター
ヘッド２の中心軸Ｏに沿って進退自在となっているが、
図５に示すように、ボーリングヘッド８をカッターヘッ
ド２に固定し、カッターヘッド２と一体的に回転するよ
うにしてもよい。
ヘッド４はカッターヘッド２と独立に回転し、カッター
ヘッド２の中心軸Ｏに沿って進退自在となっているが、
図５に示すように、ボーリングヘッド８をカッターヘッ
ド２に固定し、カッターヘッド２と一体的に回転するよ
うにしてもよい。
【００３２】
【図１】本発明の坑道掘進機の一実施例のカッターヘッ
ドの概略正面図である。
ドの概略正面図である。
【図２】図１の坑道掘進機により坑道を掘進する状態を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図３】図１の坑道掘進機により坑道を掘進する工程を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図４】ローラーカッターにより岩盤を掘削する状態を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図５】本発明の坑道掘進機の他実施例により坑道を掘
進する状態を示す概略断面図である。
進する状態を示す概略断面図である。
１ 坑道掘進機
２ カッターヘッド
３x ローラーカッター群
３xY ローラーカッター
４，８ ボーリングヘッド
６ 岩盤
６x 段差部
７ 先進導坑
Claims (5)
- 【請求項１】略円錐形状を呈するカッターヘッド（２）
の周面に、カッターヘッドの中心軸（Ｏ）上で一定間隔
（α）位置が異なる点（Ｏ 1 ，Ｏ 2 ，・・・，Ｏ 7 ）を中
心としていて半径が一定値（β）異なる複数の円
（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ，・・・，Ｃ 7 ）上であって、当該カッター
ヘッドを正面からみたときに、中心軸（Ｏ）と最外円
（Ｃ7）を結ぶ半径線上に並ぶことなく互いに円周方向
へずれた位置に、中心軸（Ｏ）側の円（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ）上に
は一つ、それよりも外側の円（Ｃ 3 〜Ｃ 7 ）上には各円の
中心（Ｏ 3 〜Ｏ 7 ）に関して対称に二つ、刃先が先端から
片側にのみ傾斜してなるカッターディスク（３ａ）を有
するローラカッタ−（３xy）を、カッターディスク（３
ａ）の刃先をカッターヘッド（２）前方へ突出させ且つ
掘進方向に対して所定角度（θ）傾斜させて各々配置さ
れた坑道掘進機により、ローラーカッター（３xy）の接
岩点を岩盤（６）に形成された段差部（６x）近傍に位
置させ、ローラーカッター（３xy）に段差部（６x）を
切除しつつ破砕するアンダーカットをさせて、掘進方向
と周方向の段差がそれぞれ一定値（α、β）である階段
状断面を呈する切羽面を保持しつつ岩盤（６）を掘削す
るようにしたことを特徴とする坑道掘進工法。 - 【請求項２】先進導抗（７）を穿孔しつつ岩盤（６）を
掘削するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の
坑道掘進工法。 - 【請求項３】略円錐形状を呈するカッターヘッド（２）
の周面に、カッターヘッドの中心軸（Ｏ）上で一定間隔
（α）位置が異なる点（Ｏ 1 ，Ｏ 2 ，・・・，Ｏ 7 ）を中
心としていて半径が一定値（β）異なる複数の円
（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ，・・・，Ｃ 7 ）上であって、当該カッター
ヘッドを正面からみたときに、中心軸（Ｏ）と最外円
（Ｃ7）を結ぶ半径線上に並ぶことなく互いに円周方向
へずれた位置に、中心軸（Ｏ）側の円（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ）上に
は一つ、それよりも外側の円（Ｃ 3 〜Ｃ 7 ）上には各円の
中心（Ｏ 3 〜Ｏ 7 ）に関して対称に二つ、刃先が先端から
片側にのみ傾斜してなるカッターディスク（３ａ）を有
するローラカッタ−（３xy）を、カッターディスク（３
ａ）の刃先をカッターヘッド（２）前方へ突出させて各
々配置し、各ローラーカッター（３xy）を、岩盤（６）
に形成された段差部（６x）を切除しつつ破砕するアン
ダーカットをするように、掘進方向に対して所定角度
（θ）傾斜させたことを特徴とする坑道掘進機。 - 【請求項４】前記カッターヘッド（２）と同軸状にボー
リングヘッド（４）を配設したことを特徴とする請求項
３に記載の坑道掘進機。 - 【請求項５】前記ボーリングヘッド（４）は、前記カッ
ターヘッド（２）に固定してあり、カッターヘッド
（２）と一体的に回転することを特徴とする請求項４に
記載の坑道掘進機。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22896798A JP3489092B2 (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | 坑道掘進工法及び坑道掘進機 |
| EP99115503A EP0979926A3 (en) | 1998-08-13 | 1999-08-05 | Tunnel excavating process and tunnel excavator |
| CA 2280113 CA2280113A1 (en) | 1998-08-13 | 1999-08-12 | Tunnel excavating process and tunnel excavator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22896798A JP3489092B2 (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | 坑道掘進工法及び坑道掘進機 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003280954A Division JP2004003365A (ja) | 2003-07-28 | 2003-07-28 | 坑道掘進工法及び坑道掘進機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000064788A JP2000064788A (ja) | 2000-02-29 |
| JP3489092B2 true JP3489092B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=16884680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22896798A Expired - Fee Related JP3489092B2 (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | 坑道掘進工法及び坑道掘進機 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0979926A3 (ja) |
| JP (1) | JP3489092B2 (ja) |
| CA (1) | CA2280113A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE525099C2 (sv) * | 2003-04-22 | 2004-11-30 | Atlas Copco Secoroc Ab | Borrarrangemang för avverkning av berg |
| JP5709519B2 (ja) * | 2007-09-18 | 2015-04-30 | キャタピラー・グローバル・マイニング・ヨーロッパ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | ローラドリル或いはローラビット |
| JP5474408B2 (ja) * | 2009-06-01 | 2014-04-16 | 三和機材株式会社 | 既設管改築推進用カッターヘッド |
| CN105422001B (zh) * | 2015-12-22 | 2019-01-29 | 山东兖煤黑豹矿业装备有限公司 | 一种煤矿用液压钻车 |
| JP6624608B2 (ja) * | 2016-01-29 | 2019-12-25 | 奥村機械製作株式会社 | 掘削機 |
| CN108036886B (zh) * | 2018-02-08 | 2023-11-21 | 中铁山河工程装备股份有限公司 | 一种滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统及其测试方法 |
| US20220259973A1 (en) * | 2019-07-31 | 2022-08-18 | Sandvik Mining And Construction G.M.B.H. | Cutting apparatus |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE571816A (ja) * | ||||
| DE1534612A1 (de) * | 1965-12-22 | 1969-08-21 | Demag Ag | Bohrkopf fuer eine Tunnelbohrmaschine |
| DE1275976B (de) * | 1966-11-18 | 1968-08-29 | Georg Schoenfeld | Streckenvortriebsmaschine fuer Tunnel und Strecken im Bergbau mit Bohrwerkzeugen |
| US3444939A (en) * | 1967-12-11 | 1969-05-20 | Karl Gunther Bechem | Cutting roller in particular roller-type enlarging bits |
| JP3530617B2 (ja) * | 1995-03-22 | 2004-05-24 | 株式会社小松製作所 | トンネル掘削機 |
-
1998
- 1998-08-13 JP JP22896798A patent/JP3489092B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-08-05 EP EP99115503A patent/EP0979926A3/en not_active Withdrawn
- 1999-08-12 CA CA 2280113 patent/CA2280113A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0979926A3 (en) | 2000-08-23 |
| EP0979926A2 (en) | 2000-02-16 |
| CA2280113A1 (en) | 2000-02-13 |
| JP2000064788A (ja) | 2000-02-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3489092B2 (ja) | 坑道掘進工法及び坑道掘進機 | |
| CN111535825A (zh) | 一种带有可伸缩地质钻的盾构机刀盘结构 | |
| CN111075467B (zh) | 掘进机隧道施工方法 | |
| CN112682057A (zh) | 一种适用于极硬岩地层下的掘进机刀盘 | |
| JPH086557B2 (ja) | シールド型トンネル掘削機 | |
| US20030230925A1 (en) | Cutter head and rock excavator | |
| JP2000080878A (ja) | 硬軟地層兼用型掘削用ヘッド | |
| JP2004003365A (ja) | 坑道掘進工法及び坑道掘進機 | |
| CN112832798B (zh) | 一种分块控制的顶管机刀盘 | |
| JP4765707B2 (ja) | カッタヘッド | |
| JP2001323780A (ja) | シールド掘進機の回転掘削盤 | |
| TWI830923B (zh) | 盾構掘進機和障礙物切削用刀頭 | |
| JP3085815B2 (ja) | シールド掘削機用カッタヘッド | |
| JPH07109892A (ja) | トンネルボーリングマシン | |
| JP3253896B2 (ja) | 穿孔機 | |
| CN212376660U (zh) | 一种带有可伸缩地质钻的盾构机刀盘结构 | |
| JPH0893373A (ja) | 削進用先導管装置 | |
| JP3002363B2 (ja) | シールド掘進機の余掘装置 | |
| JPS62248792A (ja) | 岩盤等にスロツトを形成するための穿孔機のビツト | |
| JP2000291366A (ja) | 掘削ビット | |
| TW202108871A (zh) | 盾構掘進機和障礙物切削用刀頭 | |
| JP3153332B2 (ja) | シールド掘削装置 | |
| JPH07103762B2 (ja) | 岩盤掘削用カッターヘッド | |
| JP3482352B2 (ja) | シールド掘進機 | |
| JP2000328879A (ja) | 坑道掘削機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081107 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081107 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091107 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |