JP3820202B2

JP3820202B2 - 横穴掘削機

Info

Publication number: JP3820202B2
Application number: JP2002261918A
Authority: JP
Inventors: 哲夫中川; 保延中澤
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2022-09-06
Also published as: JP2004100226A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉛直方向に掘削された井戸の側壁に、水ジェットによって横穴を掘削する横穴掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉛直方向に井戸を掘削する装置としては、水ジェット掘削装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、鉛直方向に掘られた井戸に対し、水平方向に延びる横穴を掘削する場合、井戸の底にアースオーガやボーリングマシン等の掘削機械を設置し、井戸の中に作業者が入って掘削機械を操作していた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１４０２５４号公報（第２−３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、横穴を掘削する際、アースオーガやボーリングマシン等の掘削機械を用いると、作業が大掛かりとなって掘削コストが高くなるうえ、作業者が井戸の中に入って掘削機械を操作することから、事故等の際に避難し難く、危険を伴うという問題があった。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、横穴を安価、かつ、簡易に掘削することができ、安全に作業することが可能な横穴掘削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】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係る横穴掘削機は、鉛直方向に掘削された井戸の側壁に、供給源から圧送される水ジェットによって横穴を掘削する横穴掘削機であって、一端が前記供給源と接続され、他端に噴射ノズルが設けられた耐圧ホースと、前記耐圧ホースを収容し、前記水ジェットによる掘削と並行して前記横穴内へ送り込まれる送込みパイプと、一端が前記横穴を掘削する位置に、他端が前記井戸の外に、それぞれ配置され、他端から送り込まれる前記送込みパイプを方向付けし、前記横穴を掘削する位置へと案内するガイドパイプとを備え、前記噴射ノズルは、前記水ジェットを前方へ噴出すると共に、一部を後方へ逆噴射し、前方へ噴出する水ジェットによって横穴を掘削し、後方へ逆噴射する前記水ジェットにより、掘削によって生じた掘削土を水と共に前記送込みパイプの内部を通って前記井戸の外へ排出することを特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、横穴を安価、かつ、簡易に掘削すると共に、井戸の外で安全に作業するようにしている。
【０００８】
また、請求項２の発明に係る横穴掘削機は、上記の発明において、前記送込みパイプは、壁面に多数の孔が形成され、弾力性を有するストレーナパイプであり、掘削終了時に横穴内に放置されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明によれば、送込みパイプを横穴内に放置することで、回収不要としている。
【００１０】
また、請求項３の発明に係る横穴掘削機は、上記の発明において、前記噴射ノズルは、前記送込みパイプの先端から内部へ後退した位置に配置されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明によれば、噴射ノズルを適正な位置に配置するようにしている。
【００１２】
また、請求項４の発明に係る横穴掘削機は、上記の発明において、さらに、前記送込みパイプと前記耐圧ホースとの間に、インナパイプが配置されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明によれば、送込みパイプがストレーナパイプの場合に、送込みパイプからの水漏れを回避し、インナパイプによって掘削土を含む水を円滑に排出するようにしている。
【００１４】
また、請求項５の発明に係る横穴掘削機は、上記の発明において、さらに、前記耐圧ホースには、前記噴射ノズル近傍において前記水ジェットと並行して圧縮空気を噴出する空気パイプが併設されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明によれば、掘削土を含む水を、水ジェットの他にエアリフトの効果を利用して更に円滑に排出するようにしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明に係る横穴掘削機の好適な実施の形態について説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
まず、この発明の横穴掘削機に係る実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である横穴掘削機の構成を示す正面図である。横穴掘削機１は、鉛直方向に掘削された井戸１０の側壁１０ａに水ジェットによって横穴を掘削するもので、高圧洗浄車２、耐圧ホース３、送込みパイプ４およびガイドパイプ５を備えている。
【００１８】
高圧洗浄車２は、耐圧ホース３に水ジェットを供給する供給源である。高圧洗浄車２は、水ジェットの供給源として機動性を有している点で優れているが、高圧ポンプを使用することも可能である。ここで、水ジェットは、掘削対象の土質や土の強度（地盤強度）、掘削する横穴の直径等によって圧力や流量が異なる。例えば、砂質土の堆積層からなり、地表から深さ１０ｍに至る部分における標準貫入試験によるＮ値がＮ＝５〜１０における地盤に、内径５０ｍｍ、外径６０ｍｍの送込みパイプ４を用いて横穴を掘削するとき、水ジェットは、圧力を３０〜４０ＭＰａ、流量を１００〜２００リットル／分程度とする。
【００１９】
耐圧ホース３は、一端が高圧洗浄車２と接続され、他端に噴射ノズル３ａが設けられている。噴射ノズル３ａは、高圧洗浄車２から圧送されてくる水ジェットを前方へ噴出する噴射孔を有すると共に、一部を後方へ逆噴射する複数の細孔を有している。噴射ノズル３ａは、水ジェットの一部を後方へ逆噴射する複数の細孔を設けたことにより、送込みパイプ４の内部を通る掘削土を含んだ水の円滑な排出と、水ジェットによる横穴の適切な掘削とが実現される。
【００２０】
送込みパイプ４は、耐圧ホース３を収容し、水ジェットによる掘削と並行して架台６に設置したフィード装置６ａによって掘削された横穴内へ送り込まれる。送込みパイプ４は、ポリエチレンや肉厚ビニール等の合成樹脂からなる弾力性を有する管や、剛性を有する管が用いられ、壁面に多数の孔が形成されたストレーナパイプとしてもよい。フィード装置６ａは、送込みパイプ４を耐圧ホース３と共にガイドパイプ５側へ一定の圧力で送り出すように自動制御される。
【００２１】
ガイドパイプ５は、一端が横穴を掘削する位置に、他端が井戸１０の外に、それぞれ配置され、他端から送り込まれる送込みパイプ４を方向付けし、横穴を掘削する位置へと案内する。ガイドパイプ５は、このような機能を有していれば、図示した円弧状に限定されるものではなく、直管や屈曲管あるいは長手方向に沿って曲率半径が変化する湾曲管を使用することができる。また、ガイドパイプ５は、井戸１０における横穴を掘削する深さに応じて適宜の長さのものを用いるが、地上に１ｍ程度突出していた方が送込みパイプ４の挿入作業が容易で、固定も可能となる。一方、横穴は、鉛直方向に形成された井戸１０の側壁１０ａに形成されるものであれば、必ずしも水平に形成されるものに限定されるものではなく、例えば、上方あるいは下方へ傾斜したものも含まれる。
【００２２】
以上のように構成される横穴掘削機１を用いて横穴を掘削するときは、先ず、井戸１０の外からガイドパイプ５の一端を側壁１０ａの横穴を掘削する位置に配置し、耐圧ホース３を収容した送込みパイプ４をガイドパイプ５に導入し、図１に示したように、送込みパイプ４の先端を側壁１０ａに当接させる。このとき、噴射ノズル３ａは、送込みパイプ４の先端から内部へ後退した位置に配置されるように、予め送込みパイプ４に対する位置調節をしておく。噴射ノズル３ａの位置をこのように調節しておくと、横穴の掘削方向が安定し、掘削される横穴の直径が送込みパイプ４の直径と略同じにすることができると共に、掘削によって生じた排土や排泥等を含む掘削土と水が、送込みパイプ４の内部を通って井戸１０の外へ適切に排出される。
【００２３】
つぎに、高圧洗浄車２から耐圧ホース３へ水ジェットの圧送を開始し、フィード装置６ａによって送込みパイプ４を耐圧ホース３と共にガイドパイプ５側へ一定の圧力で送り出す。これにより、噴射ノズル３ａから噴出する水ジェットによって横穴が掘削されると共に、掘削された横穴に送込みパイプ４が送り込まれてゆく。このとき、横穴掘削機１においては、図２に示すように、噴射ノズル３ａから前方へ噴出する水ジェットＪwが横穴１１を掘削し、噴射ノズル３ａの後方へ逆噴射する水ジェットＪwが、掘削によって生じた排土や排泥等を含む掘削土を水と共に送込みパイプ４の内部を通って井戸１０の外へ排出する。このため、横穴１１は、直径方向に過剰に掘削されることがなく、送込みパイプ４の直径と略等しく掘削される。ここで、地表から深さ１０ｍに至る部分における標準貫入試験によるＮ値がＮ＝５〜１０における地盤に、内径５０ｍｍ、外径６０ｍｍの送込みパイプ４を用いて横穴を掘削するとき、水ジェットの圧力を３０〜４０ＭＰａ、流量を１００〜２００リットル／分程度に設定したところ、横穴を所望の長さ適切に掘削することができ、しかも掘削によって生じた排土や排泥等を含む掘削土と水を、送込みパイプ４の内部を通って井戸１０の外へ円滑に排出できた。
【００２４】
しかも、横穴掘削機１においては、噴射ノズル３ａが送込みパイプ４の先端から内部へ後退した位置に配置される。このため、噴射ノズル３ａが送込みパイプ４に案内されながら、送込みパイプ４と共に安定した状態で進むので、横穴１１が曲がることなく真っ直ぐに掘削される。
【００２５】
そして、横穴１１が所望の長さ掘削されたら、フィード装置６ａによる送込みパイプ４の送り出しを停止し、高圧洗浄車２から耐圧ホース３への水ジェットの圧送を終了する。そして、送込みパイプ４が、壁面に多数の孔が形成されたストレーナパイプの場合には、耐圧ホース３を引き抜き、井戸１０の側壁１０ａ部分で切断して横穴１１に放置する。このため、送込みパイプ４は、横穴１１から回収する必要がない。但し、送込みパイプ４が壁面に多数の孔を有しない通常のパイプの場合には、送込みパイプ４を耐圧ホース３と共にクレーン等によって吊り上げて横穴１１から引き抜き、横穴１１の掘削作業を完了する。そして、ガイドパイプ５を新たな掘削位置に移動し、同様にして横穴を掘削する。
【００２６】
このように、横穴掘削機１は、水ジェットによって横穴を掘削し、掘削によって生じた掘削土を水と共に送込みパイプ４の内部を通って井戸１０の外へ排出する。このため、横穴掘削機１は、横穴を安価、かつ、簡易に掘削することができるうえ、作業者は、地上で作業すればよく、井戸１０の中に入って作業する必要がないので、掘削作業が非常に安全になる。
【００２７】
また、井戸１０は、例えば、直径が１ｍのときに、横穴掘削機１によって３〜４ｍの横穴１１を放射状に複数掘削し、注水用あるいは吸水用の穴として利用すれば、実質的に直径７〜９ｍの井戸に相当する機能を発揮し、大口径に相当する井戸を安価に掘削できることになる。
【００２８】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の横穴掘削機に係る実施の形態２について説明する。図３は、この発明の実施の形態２である横穴掘削機の特徴部分を拡大して示した正面図である。実施の形態１においては、送込みパイプ４がストレーナパイプであるため、水漏れが生じ、掘削土を含む水の円滑な排出が阻害される場合がある。この実施の形態２の横穴掘削機１は、このような水漏れを抑える必要があるときの構成である。実施の形態２である横穴掘削機１は、ストレーナパイプである送込みパイプ４と耐圧ホース３との間に、壁面に孔がなく、水漏れを生じないインナパイプ７を配置し、耐圧ホース３，送込みパイプ４及びインナパイプ７をフィード装置６ａによってガイドパイプ５側へ一定の圧力で送り出すように構成されている。
【００２９】
実施の形態２の横穴掘削機１においては、実施の形態１と同様に、図３に示すように、噴射ノズル３ａから前方へ噴出する水ジェットＪwが横穴１１を掘削してゆく。このとき、掘削によって生じた掘削土を含む水は、送込みパイプ４ではなく、インナパイプ７によって排出される。すなわち、インナパイプ７は、ストレーナパイプである送込みパイプ４と異なり壁面に孔がなく、水漏れを生じないので、掘削によって生じた掘削土を含む水は、噴射ノズル３ａの後方へ逆噴射する水ジェットＪwによってインナパイプ７の内部を通って井戸１０の外へと円滑に排出される。
【００３０】
このようにして、横穴１１の掘削が終了したら、フィード装置６ａによる耐圧ホース３，送込みパイプ４及びインナパイプ７の送り出しを停止し、高圧洗浄車２から耐圧ホース３への水ジェットの圧送を終了する。そして、送込みパイプ４から耐圧ホース３及びインナパイプ７を引き抜き、井戸１０の側壁１０ａの部分で送込みパイプ４を切断する。これにより、横穴１１は、壁面に多数の孔が形成された送込みパイプ４が内部に残され、注水用あるいは給水用の水平井戸として利用できるようになる。
【００３１】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の横穴掘削機に係る実施の形態３について説明する。図４は、この発明の実施の形態３である横穴掘削機の特徴部分を拡大して示した正面図である。実施の形態３である横穴掘削機１は、実施の形態２の横穴掘削機１において、耐圧ホース３に、噴射ノズル３ａ近傍において水ジェットと並行して圧縮空気を噴出する空気パイプ８を併設したものである。空気パイプ８は、エアコンプレッサ等の圧縮空気を供給する供給源と接続されている。
【００３２】
実施の形態３である横穴掘削機１においては、図４に示すように、噴射ノズル３ａから前方へ噴出する水ジェットＪwが横穴１１を掘削し、噴射ノズル３ａの後方へ逆噴射する水ジェットＪwが、掘削によって生じた掘削土を含む水を送込みパイプ４の内部を通って井戸１０の外へ排出する。このとき、横穴掘削機１は、空気パイプ８から噴出した圧縮空気が、掘削土を含む水を巻き込んでインナパイプ７の内部を上昇するので、水ジェットによる排出効果に加えてエアリフトによる排出効果が加わり、掘削土を含む水が一層円滑に井戸１０の外へ排出される。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、鉛直方向に掘削された井戸の側壁に、供給源から圧送される水ジェットによって横穴を掘削する横穴掘削機であって、一端が前記供給源と接続され、他端に噴射ノズルが設けられた耐圧ホースと、前記耐圧ホースを収容し、前記水ジェットによる掘削と並行して前記横穴内へ送り込まれる送込みパイプと、一端が前記横穴を掘削する位置に、他端が前記井戸の外に、それぞれ配置され、他端から送り込まれる前記送込みパイプを方向付けし、前記横穴を掘削する位置へと案内するガイドパイプとを備え、前記噴射ノズルは、前記水ジェットを前方へ噴出すると共に、一部を後方へ逆噴射し、前方へ噴出する水ジェットによって横穴を掘削し、後方へ逆噴射する前記水ジェットにより、掘削によって生じた掘削土を水と共に前記送込みパイプの内部を通って前記井戸の外へ排出するので、横穴を安価、かつ、簡易に掘削することができ、安全に作業することが可能な横穴掘削機を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である横穴掘削機の構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す横穴掘削機の特徴部分を拡大して示した正面図である。
【図３】この発明の実施の形態２である横穴掘削機の特徴部分を拡大して示した正面図である。
【図４】この発明の実施の形態３である横穴掘削機の特徴部分を拡大して示した正面図である。
【符号の説明】
１横穴掘削機
２高圧洗浄車
３耐圧ホース
３ａ噴射ノズル
４送込みパイプ
５ガイドパイプ
６架台
６ａフィード装置
７インナパイプ
８空気パイプ
１０井戸
１０ａ側壁
１１横穴
Ｊw 水ジェット

Claims

鉛直方向に掘削された井戸の側壁に、供給源から圧送される水ジェットによって横穴を掘削する横穴掘削機であって、
一端が前記供給源と接続され、他端に噴射ノズルが設けられた耐圧ホースと、
前記耐圧ホースを収容し、前記水ジェットによる掘削と並行して前記横穴内へ送り込まれる送込みパイプと、
一端が前記横穴を掘削する位置に、他端が前記井戸の外に、それぞれ配置され、他端から送り込まれる前記送込みパイプを方向付けし、前記横穴を掘削する位置へと案内するガイドパイプと、
を備え、
前記噴射ノズルは、前記水ジェットを前方へ噴出すると共に、一部を後方へ逆噴射し、前方へ噴出する水ジェットによって横穴を掘削し、後方へ逆噴射する前記水ジェットにより、掘削によって生じた掘削土を水と共に前記送込みパイプの内部を通って前記井戸の外へ排出することを特徴とする横穴掘削機。
前記送込みパイプは、壁面に多数の孔が形成され、弾力性を有するストレーナパイプであり、掘削終了時に横穴内に放置されることを特徴とする請求項１に記載の横穴掘削機。
前記噴射ノズルは、前記送込みパイプの先端から内部へ後退した位置に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の横穴掘削機。
さらに、前記送込みパイプと前記耐圧ホースとの間に、インナパイプが配置されることを特徴とする請求項２または３に記載の横穴掘削機。
さらに、前記耐圧ホースには、前記噴射ノズル近傍において前記水ジェットと並行して圧縮空気を噴出する空気パイプが併設されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の横穴掘削機。