JP3963861B2 - パイロット孔掘削装置およびパイロット孔内計測装置 - Google Patents
パイロット孔掘削装置およびパイロット孔内計測装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイロット孔掘削装置およびパイロット孔内計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パイロット孔を掘削する場合、まず、所定の深度まで通常径ボーリングを行う。このようなボーリング掘削を行う装置としては、例えば、ワイヤーライン工法を利用したものとして、先端にビットを有し、アウタチューブに内挿してラッチにて係合したコアチューブを、コアチューブに接続した駆動体により回転させて掘進し、所定長を掘進後、コアチューブをアウタチューブ内から引き上げてコアを採取するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
ボーリングを行った後、孔内にあるボーリングロッドを地上まで揚管する。次に、図８に示すように、直径の小さいパイロット孔用のビット７１を継ぎ手７２を介してボーリングロッド７３の先端に装着し、ボーリング孔底まで降管した後、パイロット孔の掘削を行う。また、ボーリング孔の中心に径の小さい仮ケーシングを設置し、径の小さいボーリングを掘削する方法も行われている。
【０００４】
さらに、パイロット孔掘削終了後、通常径ボーリングを再掘削する場合には、パイロット孔を掘削した装置およびボーリングロッドを全て揚管し、再度、通常掘削径のビットを降管する。
【０００５】
また、従来、パイロット孔内で計測を行う場合、まず、パイロット孔を掘削後、パイロット孔を掘削した装置を全て地上まで揚管する。次に、図９に示すように、先端にセンサー８１を有する計測器８２をボーリングロッド８３の先端に装着し、ボーリング孔底まで降管する。先端のセンサー８１がパイロット孔内に挿入された状態で、シャーピン８４などにより計測器８２をボーリングロッド８３から切り離して設置し、各種計測を行っている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−６０９７５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のパイロット孔掘削では、深度の深いボーリング孔に適用する場合、通常掘削とパイロット孔掘削とを切り換えるたびに全てのボーリングロッドの揚降管を行う必要があるため、揚降管の作業に手数と長時間とを要し、工費が嵩むという課題があった。
【０００８】
従来のパイロット孔内計測でも同様に、掘削と計測とを切り換えるたびに全てのボーリングロッドの揚降管を行う必要があるため、同様に、揚降管の作業に手数と長時間とを要し、工費が嵩むという課題があった。
【０００９】
また、崩壊が発生しやすい地層の場合、ロッド揚降管の際、崩壊物が落下して、いったん掘削したパイロット孔に侵入し、ときには掘削のやり直しが必要な状況が発生するという課題があった。特に、パイロット孔に計測機などの装置を設置する場合、このような事態を避けなければならないが、従来の工法では、この崩壊物が落下する事態を回避することは困難であった。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、作業が容易であって作業時間を短縮でき、また、パイロット孔内への崩壊物の侵入を低減することができるパイロット孔掘削装置およびパイロット孔内計測装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るパイロット孔掘削装置は、先端にビットを備え内周に係合部を有するボーリングロッドの内部にワイヤーラインにより挿入されてパイロット孔を掘削するためのパイロット孔掘削装置であって、インナー本体と吊下部とストッパと掘削部とを有し、前記インナー本体はボーリングロッドの内部に挿入可能な径を有し、前記吊下部はワイヤーラインにより吊上げ可能であって前記インナー本体の長さ方向に往復運動可能に前記インナー本体の後端に設けられ、前記ストッパは開閉可能に前記インナー本体に設けられ、前記吊下部が先端方向に移動するとき前記係合部と係合可能に開き、前記吊下部が後端方向に移動するとき前記係合部と離脱可能に閉じる構成を有し、前記掘削部はパイロット孔を掘削可能な先端を有し、前記ストッパが前記係合部と係合するとき前記ビットからパイロット孔を掘削可能な長さで突出するよう前記インナー本体の先端に設けられていることを、特徴とする。
【００１２】
本発明に係るパイロット孔掘削装置は、所定の深度まで通常径ボーリングを行った後、孔内にあるコアチューブをワイヤーラインにより地上まで引き揚げる。次に、インナー本体を先端からボーリングロッドの内部に挿入する。このとき、吊下部がインナー本体より先端方向に移動しており、ストッパが開いた状態になっている。
【００１３】
ストッパの位置がボーリングロッドの係合部の位置と一致したならば、ストッパが係合部と係合する。このとき、掘削部がビットから突出し、掘削可能な状態となる。
【００１４】
ボーリングロッドを回転させれば、ストッパが係合部と係合してボーリングロッドと一体となった掘削部により、パイロット孔の掘削を行うことができる。パイロット孔の掘削が完了したならば、吊下部にワイヤーラインを取り付けて引き揚げる。このとき、吊下部がインナー本体に対し後端方向に移動して、ストッパが閉じ、係合部から離脱する。こうして、インナー本体を地上まで引き揚げることができる。
【００１５】
再び通常径ボーリングを掘削する場合には、ボーリングロッドの内部にコアチューブを挿入すれば、掘削を行うことができる。
【００１６】
本発明に係るパイロット孔掘削装置では、全てのボーリングロッドの揚降管を行うことなく、ボーリングロッドの内部のコアチューブとインナー本体とを交換することによって、通常掘削とパイロット孔掘削とを切り換えることができる。このため、パイロット孔掘削作業が容易になり、作業時間を短縮することができる。
【００１７】
また、本発明に係るパイロット孔掘削装置では、前記インナー本体は前記ストッパより先端側に水圧で前記掘削部を回転駆動するダウンホールモータを有することが好ましい。
【００１８】
この場合、ボーリングロッドを回転させずに、ダウンホールモータに水圧を加えることにより掘削部を回転させて、パイロット孔を掘削することができる。ダウンホールモータは、高速回転が可能で、水圧により掘削時の荷重を調整することができる。
【００１９】
従来、大深度においてパイロット孔掘削を行う場合、細いパイロット孔掘削用のロッドに伝達する荷重を微妙に調整することは極めて困難であり、この荷重が適切でないと、通常掘削孔とパイロット孔の軸心が一致しなくなるという課題があった。通常掘削孔とパイロット孔の軸心が一致しない場合には、パイロット孔掘削用のロッドが切断することも考えられるため、従来の方法は大深度におけるパイロット孔掘削には適さなかった。
【００２０】
これに対し、本発明に係るパイロット孔掘削装置では、前述のダウンホールモータを有する場合、水圧により掘削時の荷重の調整が容易なため、通常掘削孔とパイロット孔の軸心との一致が容易になり、大深度でのパイロット孔掘削が可能となる。また、高速回転によりパイロット孔の掘進効率を高めることもできる。
【００２１】
本発明に係るパイロット孔内計測装置は、先端にビットを備え内周に係合部を有するボーリングロッドの内部にワイヤーラインにより挿入されてパイロット孔内で各種計測を行うためのパイロット孔内計測装置であって、インナー本体と吊下部とストッパとセンサー部とを有し、前記インナー本体はボーリングロッドの内部に挿入可能な径を有し、前記吊下部はワイヤーラインにより吊上げ可能であって前記インナー本体の長さ方向に往復運動可能に前記インナー本体の後端に設けられ、前記ストッパは開閉可能に前記インナー本体に設けられ、前記吊下部が先端方向に移動するとき前記係合部と係合可能に開き、前記吊下部が後端方向に移動するとき前記係合部と離脱可能に閉じる構成を有し、前記センサー部は前記インナー本体の先端に設けられ、前記ストッパが前記係合部と係合するとき前記ビットから前記パイロット孔内に挿入可能に突出するよう設けられていることを、特徴とする。
【００２２】
本発明に係るパイロット孔内計測装置は、パイロット孔掘削後、インナー本体を先端からボーリングロッドの内部に挿入する。このとき、吊下部がインナー本体より先端方向に移動しており、ストッパが開いた状態になっている。
【００２３】
ストッパの位置がボーリングロッドの係合部の位置と一致したならば、ストッパが係合部と係合する。このとき、センサー部がビットから突出し、パイロット孔内に設置される。こうして、本発明に係るパイロット孔内計測装置は、センサー部がパイロット孔内に設置された状態で、各種計測を行うことができる。
【００２４】
本発明に係るパイロット孔内計測装置では、全てのボーリングロッドの揚降管を行うことなく、ボーリングロッドの内部のインナー本体を交換することによって、パイロット孔掘削と孔内計測とを切り換えることができる。このため、パイロット孔内計測が容易になり、作業時間を短縮することができる。
【００２５】
本発明に係るパイロット孔掘削装置およびパイロット孔内計測装置では、ボーリングロッドの揚降管を行わないため、ボーリング孔壁が常にボーリングロッドで保護されている。このため、崩壊が発生しやすい地層の場合でも、ボーリング孔壁の崩壊の発生を防止し、パイロット孔内への崩壊物の侵入を低減することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図７は、本発明の実施の形態を示している。
図１および図２に示すように、パイロット孔掘削装置１０は、インナー本体１１と吊下部１２とストッパ１３と掘削部１４とを有している。
【００２７】
パイロット孔掘削装置１０は、先端にビット１を備え内周に係合部２ａを有するボーリングロッド２の内部に挿入されてパイロット孔を掘削するために使用される。ボーリングロッド２は、先端側から順に、リーマ２ｂ、スタビライザー２ｃ、ＳＵＳアウターチューブ２ｄ、ドライブカップリング（アダプターカップリング）２ｅ、ガイドカップリング（ロッキングカップリング）２ｆおよびワイヤーラインロッド２ｇが一体的に固定されて管状に構成されている。ビット１はリーマ２ｂに固定されている。ＳＵＳアウターチューブ２ｄの内周には、ランディングリング２ｈが取り付けられ、ボーリングロッド２の内径が小さくなっている。なお、ドライブカップリング２ｅとガイドカップリング２ｆとは螺合して固定されている。係合部２ａは、ドライブカップリング２ｅの雌ねじボア部２ｉの内径を大きくして形成されている。
【００２８】
図１および図２に示すように、インナー本体１１は、先端側から順に、スイベル２１、ステムロット（ステアリングロッド）２２、ストロークエンドサブ２３、セットナット２４、四角ステム（四角ストロークサブ）２５、ウレタン圧縮ラバー２６、ラッチサポート２７およびラッチボディストローク２８が、それぞれの中心軸が一致するよう一体的に固定されて棒状に構成されている。四角ステム２５は、通水口２５ａを有し、後端付近に段部２５ｂを有して内径が変化している。
【００２９】
インナー本体１１は、四角ステム２５の段部２５ｂより先端側でランディングリング２ｈの内径よりも小さい径を有し、段部２５ｂより後端側でボーリングロッド２の内径よりも小さい径を有している。このため、インナー本体１１は、ボーリングロッド２の内部に挿入可能である。また、四角ステム２５は、段部２５ｂより後端側でランディングリング２ｈの内径より大きい径を有している。このため、インナー本体１１は、段部２５ｂがランディングリング２ｈと係合して、それ以上先端側へは移動しない。
【００３０】
吊下部１２は、インナー本体１１の後端に固定され、リフティングドック（スピアーヘッド）２９およびリトラクティングケース３０から成っている。リフティングドック２９は、インナー本体１１の後端側に開口した円筒部２９ａを有している。円筒部２９ａの開口は、円筒部２９ａの内径より小さい径を有している。リトラクティングケース３０は、リフティングドック２９の開口と反対側の端部に、スプリングピン３１により固定されている。リトラクティングケース３０は、ラッチボディストローク２８の外周に沿って取り付けられている。リトラクティングケース３０は、ストッパ１３の先端側を挟むように内側に突出する押上部３０ａを有している。吊下部１２は、インナー本体１１の長さ方向に往復運動可能に構成されている。
【００３１】
図４に示すように、吊下部１２は、ワイヤーライン３の先端に取り付けられたオーバーショット組立４の鉤部４ａをリフティングドック２９の円筒部２９ａの開口から挿入し、鉤部４ａを開いて円筒部２９ａに係合させることにより、吊上げることができる。
【００３２】
図１および図２に示すように、ストッパ１３は、ラッチボディストローク２８に設けられ、１対のラッチプレート３２とラッチスプリング３３とを有している。各ラッチプレート３２は、インナー本体１１の先端側で互いの基端を重ね、スプリングピン３４を貫通させて回転可能に取り付けられている。ラッチスプリング３３は、ねじりバネから成り、中心部がラッチボディストローク２８に取り付けられ、２つの端部がそれぞれ各ラッチプレート３２の開閉側端部と係合して、各ラッチプレート３２を互いに開く方向に付勢している。各ラッチプレート３２は、開閉側端部の外側コーナーにラッチ部３２ａを有している。
【００３３】
図４に示すように、各ラッチプレート３２は、吊下部１２が先端方向に移動するとき、ラッチスプリング３３の付勢力により、ラッチ部３２ａがリトラクティングケース３０から突出して係合部２ａと係合し、ドライブカップリング２ｅの雌ねじボア部２ｉの内面に接触するように開く。また、吊下部１２が後端方向に移動するとき、押上部３０ａが各ラッチプレート３２を閉じるように移動し、各ラッチプレート３２はラッチスプリング３３の付勢力に抗して閉じて、ラッチ部３２ａが係合部２ａと離脱し、リトラクティングケース３０の内部に収容される。
【００３４】
図５（Ａ）に示すように、各ラッチプレート３２が開くと、ラッチ部３２ａが係合部２ａに係合する。このとき、ラッチ部３２ａの後端側がガイドカップリング２ｆの先端部に当たり、インナー本体１１が後端側に移動するのを防ぐことができる。また、図５（Ｂ）に示すように、ガイドカップリング２ｆの雄ねじの先端部２ｊは半割形状を成している。このため、ラッチ部３２ａが係合部２ａに係合したとき、インナー本体１１が空回りせず、パイロット孔の掘削時にボーリングロッド２とともにインナー本体１１を回転させることができる。なお、一例では、ガイドカップリング２ｆの先端部２ｊの半割形状の段差は２０ｍｍである。
【００３５】
図１および図２に示すように、掘削部１４は、インナー本体１１の先端に設けられ、小口径ビット３５とダブルコアチューブ３６から成る。小口径ビット３５は、ダブルコアチューブ３６の外管に取り付けられ、パイロット孔を掘削可能である。ダブルコアチューブ３６は小口径で、外管が回転しても、スイベル２１により内管が回転しないよう構成されている。このため、小口径ビット３５の回転により掘削されたコアが、内管の内部に挿入しても切れず、良好なコアを採取することができる。掘削部１４は、ストッパ１３が係合部２ａと係合するとき、パイロット孔を掘削可能な長さでビット１から突出する。
【００３６】
図３に示すように、パイロット孔内計測装置４０は、インナー本体４１と吊下部４２とストッパ４３とセンサー部４４とを有している。
なお、パイロット孔内計測装置４０は、先端にビット１を備え内周に係合部２ａを有するボーリングロッド２の内部に挿入されてパイロット孔内で各種計測を行うために使用される。
【００３７】
図３に示すように、インナー本体４１は、先端側から順に、シャーピン５１、セントラアイザー５２、ステムロット（ステアリングロッド）５３、ストロークエンドサブ５４、セットナット５５、四角ステム５６（四角ストロークサブ）、ウレタン圧縮ラバー５７、ラッチサポート５８およびラッチボディストローク５９が、それぞれの中心軸が一致するよう一体的に固定されて棒状に構成されている。四角ステム５６は、通水口５６ａを有し、後端付近に段部５６ｂを有して内径が変化している。
【００３８】
インナー本体４１は、四角ステム５６の段部５６ｂより先端側でランディングリング２ｈの内径よりも小さい径を有し、段部５６ｂより後端側でボーリングロッド２の内径よりも小さい径を有している。このため、インナー本体４１は、ボーリングロッド２の内部に挿入可能である。また、四角ステム５６は、段部５６ｂより後端側でランディングリング２ｈの内径より大きい径を有している。このため、インナー本体４１は、段部５６ｂがランディングリング２ｈと係合して、それ以上先端側へは移動しない。
【００３９】
吊下部４２は、インナー本体４１の後端に固定され、リフティングドック６０およびリトラクティングケース６１から成っている。リフティングドック６０は、インナー本体４１の後端側に開口した円筒部６０ａを有している。円筒部６０ａの開口は、円筒部６０ａの内径より小さい径を有している。リトラクティングケース６１は、リフティングドック６０の開口と反対側の端部に、スプリングピン６２により固定されている。リトラクティングケース６１は、ラッチボディストローク５９の外周に沿って取り付けられている。リトラクティングケース６１は、ストッパ４３の先端側を挟むように内側に突出する押上部６１ａを有している。吊下部４２は、インナー本体４１の長さ方向に往復運動可能に構成されている。
【００４０】
図４に示すように、吊下部４２は、ワイヤーライン３の先端に取り付けられたオーバーショット組立４の鉤部４ａをリフティングドック６０の円筒部６０ａの開口から挿入し、鉤部４ａを開いて円筒部６０ａに係合させて、吊上げることができる。
【００４１】
図３に示すように、ストッパ４３は、ラッチボディストローク５９に設けられ、１対のラッチプレート６３とラッチスプリング６４とを有している。各ラッチプレート６３は、インナー本体４１の先端側で互いの基端を重ね、スプリングピン６５を貫通させて回転可能に取り付けられている。ラッチスプリング６４は、ねじりバネから成り、中心部がラッチボディストローク５９に取り付けられ、２つの端部がそれぞれ各ラッチプレート６３の開閉側端部と係合して、各ラッチプレート６３を互いに開く方向に付勢している。各ラッチプレート６３は、開閉側端部の外側コーナーにラッチ部６３ａを有している。
【００４２】
図４に示すように、各ラッチプレート６３は、吊下部４２が先端方向に移動するとき、ラッチスプリング６４の付勢力により、ラッチ部６３ａがリトラクティングケース６１から突出して係合部２ａと係合し、ドライブカップリング２ｅの雌ねじボア部２ｉの内面に接触するように開く。また、吊下部４２が後端方向に移動するとき、押上部６１ａが各ラッチプレート６３を閉じるように移動し、各ラッチプレート６３はラッチスプリング６４の付勢力に抗して閉じて、ラッチ部６３ａが係合部２ａと離脱して、ラッチ部６３ａがリトラクティングケース６１の内部に収容される。
【００４３】
図３に示すように、センサー部４４は、インナー本体４１の先端に設けられ、ＳＩセル６６と計測器６７とから成る。ＳＩセル６６は、パイロット孔に挿入可能な径を有している。センサー部４４は、ストッパ４３が係合部２ａと係合するとき、ＳＩセル６６がパイロット孔内に挿入可能にビット１から突出する。
【００４４】
次に、作用について説明する。
パイロット孔掘削装置１０は、所定の深度まで通常径ボーリングを行った後、孔内にあるコアチューブをワイヤーライン３により地上まで引き揚げる。次に、掘削部１４の長さ程度ボーリングロッド２を引き揚げておいて、インナー本体１１を先端からボーリングロッド２の内部に挿入し、落下させる。
【００４５】
このとき、吊下部１２がインナー本体１１より先端方向に移動しており、ラッチスプリング３３の付勢力により、各ラッチプレート３２が開いている。これにより、インナー本体１１は、各ラッチプレート３２がボーリングロッド２の内面に接触した状態で、ボーリングロッド２の内部を落下する。
【００４６】
インナー本体１１の段部２５ｂがランディングリング２ｈと係合し、その位置で留まる。このとき、ストッパ１３の位置がボーリングロッド２の係合部２ａの位置と一致する。ラッチスプリング３３の付勢力により、ラッチ部３２ａが係合部２ａと係合する。このとき、掘削部１４がビット１から突出し、掘削可能な状態となる。
【００４７】
ボーリングロッド２を回転させると、ストッパ１３が係合部２ａと係合しているため、掘削部１４がボーリングロッド２と一体となって回転し、図６（Ａ）に示すように、パイロット孔５の掘削を行うことができる。パイロット孔５の掘削が完了したならば、ワイヤーライン３の先端に取り付けられたオーバーショット組立４をボーリングロッド２のワイヤーラインロッド２ｇの内部に落下させ、鉤部４ａをリフティングドック２９の円筒部２９ａと係合させる。こうして、図４に示すように吊下部１２にワイヤーライン３を取り付け、ワイヤーライン３を巻き上げて引き揚げる。このとき、吊下部１２がインナー本体１１に対し後端方向に移動して、ストッパ１３が閉じ、係合部２ａから離脱する。こうして、インナー本体１１を地上まで引き揚げることができる。
【００４８】
再び通常径ボーリングを掘削する場合には、ボーリングロッド２の内部にコアチューブを挿入すれば、掘削を行うことができる。
【００４９】
パイロット孔掘削装置１０では、全てのボーリングロッド２の揚降管を行うことなく、ボーリングロッド２の内部のコアチューブとインナー本体１１とを交換することによって、通常掘削とパイロット孔掘削とを切り換えることができる。このため、パイロット孔掘削作業が容易になり、作業時間を短縮することができる。
【００５０】
パイロット孔内計測装置４０は、パイロット孔掘削後、インナー本体４１を先端からボーリングロッド２の内部に挿入し、落下させる。このとき、吊下部４２がインナー本体４１より先端方向に移動しており、ストッパ４３が開いた状態になっている。これにより、インナー本体４１は、各ラッチプレート６３がボーリングロッド２の内面に接触した状態で、ボーリングロッド２の内部を落下する。
【００５１】
インナー本体４１を挿入すると、段部５６ｂがランディングリング２ｈと係合し、その位置で留まる。このとき、ストッパ４３の位置がボーリングロッド２の係合部２ａの位置と一致する。ラッチスプリング６４の付勢力により、ラッチ部６３ａが係合部２ａと係合する。このとき、センサー部４４がビット１から突出し、パイロット孔５内に設置される。こうして、図６（Ｂ）に示すように、パイロット孔内計測装置４０は、センサー部４４がパイロット孔５内に設置された状態で、各種計測を行うことができる。
【００５２】
パイロット孔内計測装置４０で行う計測は、例えば、応力解放法に基づく初期応力測定である。この場合、センサー部４４に歪計を取り付け、パイロット孔内に設置する。この状態で、図６（Ｂ）に破線で示すように、通常径でリボーリングを行い、そのときの応力を測定してメモリーに記憶する。その後、これを回収して、解析を行う。この他にも、パイロット孔内計測装置４０は、ボーリング孔の掘削方向を変えるときなどに利用することができる。
計測が完了したならば、ワイヤーライン３の先端に取り付けられたオーバーショット組立４をボーリングロッド２のワイヤーラインロッド２ｇの内部に落下させ、鉤部４ａをリフティングドック６０の円筒部６０ａと係合させる。こうして、図４に示すように吊下部４２にワイヤーライン３を取り付け、ワイヤーライン３を巻き上げて引き揚げる。このとき、吊下部４２がインナー本体４１に対し後端方向に移動して、ストッパ４３が閉じ、係合部２ａから離脱する。こうして、インナー本体４１を地上まで引き揚げることができる。
【００５３】
パイロット孔内計測装置４０では、全てのボーリングロッド２の揚降管を行うことなく、ボーリングロッド２の内部のインナー本体４１を交換することによって、パイロット孔掘削と孔内計測とを切り換えることができる。このため、パイロット孔内計測が容易になり、作業時間を短縮することができる。
【００５４】
また、パイロット孔掘削装置１０およびパイロット孔内計測装置４０では、ボーリングロッド２の揚降管を行わないため、ボーリング孔壁が常にボーリングロッド２で保護されている。このため、崩壊が発生しやすい地層の場合でも、ボーリング孔壁の崩壊の発生を防止し、パイロット孔内への崩壊物の侵入を低減することができる。
【００５５】
なお、図７に示すように、パイロット孔掘削装置１０では、インナー本体１１はストッパ１３より先端側のステムロット２２の内部に水圧で掘削部１４を回転駆動するダウンホールモータ１５を有してもよい。この場合、ボーリングロッド２を回転させずに、ダウンホールモータ１５に水圧を加えることにより掘削部１４を回転させて、パイロット孔を掘削することができる。ダウンホールモータ１５は、高速回転が可能で、水圧により掘削時の荷重を調整することができる。
【００５６】
従来、大深度においてパイロット孔掘削を行う場合、細いパイロット孔掘削用のロッドに伝達する荷重を微妙に調整することは極めて困難であり、この荷重が適切でないと、通常掘削孔とパイロット孔の軸心が一致しなくなるという課題があった。通常掘削孔とパイロット孔の軸心が一致しない場合には、パイロット孔掘削用のロッドが切断することも考えられるため、従来の方法は大深度におけるパイロット孔掘削には適さなかった。
【００５７】
これに対し、パイロット孔掘削装置１０では、前述のダウンホールモータ１５を有する場合、水圧により掘削時の荷重の調整が容易なため、通常掘削孔とパイロット孔の軸心との一致が容易になり、大深度でのパイロット孔掘削が可能となる。また、高速回転によりパイロット孔の掘進効率を高めることもできる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、作業が容易であって作業時間を短縮でき、また、パイロット孔内への崩壊物の侵入を低減することができるパイロット孔掘削装置およびパイロット孔内計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のパイロット孔掘削装置を示す縦断面図である。
【図２】図１に示すパイロット孔掘削装置を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態のパイロット孔内計測装置を示す縦断面図である。
【図４】図１に示すパイロット孔掘削装置および図３に示すパイロット孔内計測装置の吊下部およびストッパを示す縦断面図である。
【図５】図１に示すパイロット孔掘削装置のストッパの係合状態を示す（Ａ）正面側縦断面図、および（Ｂ）右側面側縦断面図である。
【図６】（Ａ）図１に示すパイロット孔掘削装置により掘削されたパイロット孔を示す縦断面図、および（Ｂ）図３に示すパイロット孔内計測装置の設置状況を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態のパイロット孔掘削装置の変形例を示す縦断面図である。
【図８】従来のパイロット孔掘削装置を示す縦断面図である。
【図９】従来のパイロット孔内計測装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ビット
２ ボーリングロッド
２ａ 係合部
３ ワイヤーライン
４ オーバーショット組立
４ａ 鉤部
１０ パイロット孔掘削装置
１１ インナー本体
１２ 吊下部
１３ ストッパ
１４ 掘削部
１５ ダウンホールモータ
２１ スイベル
２２ ステムロット
２３ ストロークエンドサブ
２４ セットナット
２５ 四角ステム
２５ａ 通水口
２５ｂ 段部
２６ ウレタン圧縮ラバー
２７ ラッチサポート
２８ ラッチボディストローク
２９ リフティングドック
２９ａ 円筒部
３０ リトラクティングケース
３０ａ 押上部
３１ スプリングピン
３２ ラッチプレート
３２ａ ラッチ部
３３ ラッチスプリング
３４ スプリングピン
３５ 小口径ビット
３６ ダブルコアチューブ
４０ パイロット孔内計測装置
４１ インナー本体
４２ 吊下部
４３ ストッパ
４４ センサー部
６６ ＳＩセル
６７ 計測器
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイロット孔掘削装置およびパイロット孔内計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パイロット孔を掘削する場合、まず、所定の深度まで通常径ボーリングを行う。このようなボーリング掘削を行う装置としては、例えば、ワイヤーライン工法を利用したものとして、先端にビットを有し、アウタチューブに内挿してラッチにて係合したコアチューブを、コアチューブに接続した駆動体により回転させて掘進し、所定長を掘進後、コアチューブをアウタチューブ内から引き上げてコアを採取するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
ボーリングを行った後、孔内にあるボーリングロッドを地上まで揚管する。次に、図８に示すように、直径の小さいパイロット孔用のビット７１を継ぎ手７２を介してボーリングロッド７３の先端に装着し、ボーリング孔底まで降管した後、パイロット孔の掘削を行う。また、ボーリング孔の中心に径の小さい仮ケーシングを設置し、径の小さいボーリングを掘削する方法も行われている。
【０００４】
さらに、パイロット孔掘削終了後、通常径ボーリングを再掘削する場合には、パイロット孔を掘削した装置およびボーリングロッドを全て揚管し、再度、通常掘削径のビットを降管する。
【０００５】
また、従来、パイロット孔内で計測を行う場合、まず、パイロット孔を掘削後、パイロット孔を掘削した装置を全て地上まで揚管する。次に、図９に示すように、先端にセンサー８１を有する計測器８２をボーリングロッド８３の先端に装着し、ボーリング孔底まで降管する。先端のセンサー８１がパイロット孔内に挿入された状態で、シャーピン８４などにより計測器８２をボーリングロッド８３から切り離して設置し、各種計測を行っている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−６０９７５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のパイロット孔掘削では、深度の深いボーリング孔に適用する場合、通常掘削とパイロット孔掘削とを切り換えるたびに全てのボーリングロッドの揚降管を行う必要があるため、揚降管の作業に手数と長時間とを要し、工費が嵩むという課題があった。
【０００８】
従来のパイロット孔内計測でも同様に、掘削と計測とを切り換えるたびに全てのボーリングロッドの揚降管を行う必要があるため、同様に、揚降管の作業に手数と長時間とを要し、工費が嵩むという課題があった。
【０００９】
また、崩壊が発生しやすい地層の場合、ロッド揚降管の際、崩壊物が落下して、いったん掘削したパイロット孔に侵入し、ときには掘削のやり直しが必要な状況が発生するという課題があった。特に、パイロット孔に計測機などの装置を設置する場合、このような事態を避けなければならないが、従来の工法では、この崩壊物が落下する事態を回避することは困難であった。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、作業が容易であって作業時間を短縮でき、また、パイロット孔内への崩壊物の侵入を低減することができるパイロット孔掘削装置およびパイロット孔内計測装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るパイロット孔掘削装置は、先端にビットを備え内周に係合部を有するボーリングロッドの内部にワイヤーラインにより挿入されてパイロット孔を掘削するためのパイロット孔掘削装置であって、インナー本体と吊下部とストッパと掘削部とを有し、前記インナー本体はボーリングロッドの内部に挿入可能な径を有し、前記吊下部はワイヤーラインにより吊上げ可能であって前記インナー本体の長さ方向に往復運動可能に前記インナー本体の後端に設けられ、前記ストッパは開閉可能に前記インナー本体に設けられ、前記吊下部が先端方向に移動するとき前記係合部と係合可能に開き、前記吊下部が後端方向に移動するとき前記係合部と離脱可能に閉じる構成を有し、前記掘削部はパイロット孔を掘削可能な先端を有し、前記ストッパが前記係合部と係合するとき前記ビットからパイロット孔を掘削可能な長さで突出するよう前記インナー本体の先端に設けられていることを、特徴とする。
【００１２】
本発明に係るパイロット孔掘削装置は、所定の深度まで通常径ボーリングを行った後、孔内にあるコアチューブをワイヤーラインにより地上まで引き揚げる。次に、インナー本体を先端からボーリングロッドの内部に挿入する。このとき、吊下部がインナー本体より先端方向に移動しており、ストッパが開いた状態になっている。
【００１３】
ストッパの位置がボーリングロッドの係合部の位置と一致したならば、ストッパが係合部と係合する。このとき、掘削部がビットから突出し、掘削可能な状態となる。
【００１４】
ボーリングロッドを回転させれば、ストッパが係合部と係合してボーリングロッドと一体となった掘削部により、パイロット孔の掘削を行うことができる。パイロット孔の掘削が完了したならば、吊下部にワイヤーラインを取り付けて引き揚げる。このとき、吊下部がインナー本体に対し後端方向に移動して、ストッパが閉じ、係合部から離脱する。こうして、インナー本体を地上まで引き揚げることができる。
【００１５】
再び通常径ボーリングを掘削する場合には、ボーリングロッドの内部にコアチューブを挿入すれば、掘削を行うことができる。
【００１６】
本発明に係るパイロット孔掘削装置では、全てのボーリングロッドの揚降管を行うことなく、ボーリングロッドの内部のコアチューブとインナー本体とを交換することによって、通常掘削とパイロット孔掘削とを切り換えることができる。このため、パイロット孔掘削作業が容易になり、作業時間を短縮することができる。
【００１７】
また、本発明に係るパイロット孔掘削装置では、前記インナー本体は前記ストッパより先端側に水圧で前記掘削部を回転駆動するダウンホールモータを有することが好ましい。
【００１８】
この場合、ボーリングロッドを回転させずに、ダウンホールモータに水圧を加えることにより掘削部を回転させて、パイロット孔を掘削することができる。ダウンホールモータは、高速回転が可能で、水圧により掘削時の荷重を調整することができる。
【００１９】
従来、大深度においてパイロット孔掘削を行う場合、細いパイロット孔掘削用のロッドに伝達する荷重を微妙に調整することは極めて困難であり、この荷重が適切でないと、通常掘削孔とパイロット孔の軸心が一致しなくなるという課題があった。通常掘削孔とパイロット孔の軸心が一致しない場合には、パイロット孔掘削用のロッドが切断することも考えられるため、従来の方法は大深度におけるパイロット孔掘削には適さなかった。
【００２０】
これに対し、本発明に係るパイロット孔掘削装置では、前述のダウンホールモータを有する場合、水圧により掘削時の荷重の調整が容易なため、通常掘削孔とパイロット孔の軸心との一致が容易になり、大深度でのパイロット孔掘削が可能となる。また、高速回転によりパイロット孔の掘進効率を高めることもできる。
【００２１】
本発明に係るパイロット孔内計測装置は、先端にビットを備え内周に係合部を有するボーリングロッドの内部にワイヤーラインにより挿入されてパイロット孔内で各種計測を行うためのパイロット孔内計測装置であって、インナー本体と吊下部とストッパとセンサー部とを有し、前記インナー本体はボーリングロッドの内部に挿入可能な径を有し、前記吊下部はワイヤーラインにより吊上げ可能であって前記インナー本体の長さ方向に往復運動可能に前記インナー本体の後端に設けられ、前記ストッパは開閉可能に前記インナー本体に設けられ、前記吊下部が先端方向に移動するとき前記係合部と係合可能に開き、前記吊下部が後端方向に移動するとき前記係合部と離脱可能に閉じる構成を有し、前記センサー部は前記インナー本体の先端に設けられ、前記ストッパが前記係合部と係合するとき前記ビットから前記パイロット孔内に挿入可能に突出するよう設けられていることを、特徴とする。
【００２２】
本発明に係るパイロット孔内計測装置は、パイロット孔掘削後、インナー本体を先端からボーリングロッドの内部に挿入する。このとき、吊下部がインナー本体より先端方向に移動しており、ストッパが開いた状態になっている。
【００２３】
ストッパの位置がボーリングロッドの係合部の位置と一致したならば、ストッパが係合部と係合する。このとき、センサー部がビットから突出し、パイロット孔内に設置される。こうして、本発明に係るパイロット孔内計測装置は、センサー部がパイロット孔内に設置された状態で、各種計測を行うことができる。
【００２４】
本発明に係るパイロット孔内計測装置では、全てのボーリングロッドの揚降管を行うことなく、ボーリングロッドの内部のインナー本体を交換することによって、パイロット孔掘削と孔内計測とを切り換えることができる。このため、パイロット孔内計測が容易になり、作業時間を短縮することができる。
【００２５】
本発明に係るパイロット孔掘削装置およびパイロット孔内計測装置では、ボーリングロッドの揚降管を行わないため、ボーリング孔壁が常にボーリングロッドで保護されている。このため、崩壊が発生しやすい地層の場合でも、ボーリング孔壁の崩壊の発生を防止し、パイロット孔内への崩壊物の侵入を低減することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図７は、本発明の実施の形態を示している。
図１および図２に示すように、パイロット孔掘削装置１０は、インナー本体１１と吊下部１２とストッパ１３と掘削部１４とを有している。
【００２７】
パイロット孔掘削装置１０は、先端にビット１を備え内周に係合部２ａを有するボーリングロッド２の内部に挿入されてパイロット孔を掘削するために使用される。ボーリングロッド２は、先端側から順に、リーマ２ｂ、スタビライザー２ｃ、ＳＵＳアウターチューブ２ｄ、ドライブカップリング（アダプターカップリング）２ｅ、ガイドカップリング（ロッキングカップリング）２ｆおよびワイヤーラインロッド２ｇが一体的に固定されて管状に構成されている。ビット１はリーマ２ｂに固定されている。ＳＵＳアウターチューブ２ｄの内周には、ランディングリング２ｈが取り付けられ、ボーリングロッド２の内径が小さくなっている。なお、ドライブカップリング２ｅとガイドカップリング２ｆとは螺合して固定されている。係合部２ａは、ドライブカップリング２ｅの雌ねじボア部２ｉの内径を大きくして形成されている。
【００２８】
図１および図２に示すように、インナー本体１１は、先端側から順に、スイベル２１、ステムロット（ステアリングロッド）２２、ストロークエンドサブ２３、セットナット２４、四角ステム（四角ストロークサブ）２５、ウレタン圧縮ラバー２６、ラッチサポート２７およびラッチボディストローク２８が、それぞれの中心軸が一致するよう一体的に固定されて棒状に構成されている。四角ステム２５は、通水口２５ａを有し、後端付近に段部２５ｂを有して内径が変化している。
【００２９】
インナー本体１１は、四角ステム２５の段部２５ｂより先端側でランディングリング２ｈの内径よりも小さい径を有し、段部２５ｂより後端側でボーリングロッド２の内径よりも小さい径を有している。このため、インナー本体１１は、ボーリングロッド２の内部に挿入可能である。また、四角ステム２５は、段部２５ｂより後端側でランディングリング２ｈの内径より大きい径を有している。このため、インナー本体１１は、段部２５ｂがランディングリング２ｈと係合して、それ以上先端側へは移動しない。
【００３０】
吊下部１２は、インナー本体１１の後端に固定され、リフティングドック（スピアーヘッド）２９およびリトラクティングケース３０から成っている。リフティングドック２９は、インナー本体１１の後端側に開口した円筒部２９ａを有している。円筒部２９ａの開口は、円筒部２９ａの内径より小さい径を有している。リトラクティングケース３０は、リフティングドック２９の開口と反対側の端部に、スプリングピン３１により固定されている。リトラクティングケース３０は、ラッチボディストローク２８の外周に沿って取り付けられている。リトラクティングケース３０は、ストッパ１３の先端側を挟むように内側に突出する押上部３０ａを有している。吊下部１２は、インナー本体１１の長さ方向に往復運動可能に構成されている。
【００３１】
図４に示すように、吊下部１２は、ワイヤーライン３の先端に取り付けられたオーバーショット組立４の鉤部４ａをリフティングドック２９の円筒部２９ａの開口から挿入し、鉤部４ａを開いて円筒部２９ａに係合させることにより、吊上げることができる。
【００３２】
図１および図２に示すように、ストッパ１３は、ラッチボディストローク２８に設けられ、１対のラッチプレート３２とラッチスプリング３３とを有している。各ラッチプレート３２は、インナー本体１１の先端側で互いの基端を重ね、スプリングピン３４を貫通させて回転可能に取り付けられている。ラッチスプリング３３は、ねじりバネから成り、中心部がラッチボディストローク２８に取り付けられ、２つの端部がそれぞれ各ラッチプレート３２の開閉側端部と係合して、各ラッチプレート３２を互いに開く方向に付勢している。各ラッチプレート３２は、開閉側端部の外側コーナーにラッチ部３２ａを有している。
【００３３】
図４に示すように、各ラッチプレート３２は、吊下部１２が先端方向に移動するとき、ラッチスプリング３３の付勢力により、ラッチ部３２ａがリトラクティングケース３０から突出して係合部２ａと係合し、ドライブカップリング２ｅの雌ねじボア部２ｉの内面に接触するように開く。また、吊下部１２が後端方向に移動するとき、押上部３０ａが各ラッチプレート３２を閉じるように移動し、各ラッチプレート３２はラッチスプリング３３の付勢力に抗して閉じて、ラッチ部３２ａが係合部２ａと離脱し、リトラクティングケース３０の内部に収容される。
【００３４】
図５（Ａ）に示すように、各ラッチプレート３２が開くと、ラッチ部３２ａが係合部２ａに係合する。このとき、ラッチ部３２ａの後端側がガイドカップリング２ｆの先端部に当たり、インナー本体１１が後端側に移動するのを防ぐことができる。また、図５（Ｂ）に示すように、ガイドカップリング２ｆの雄ねじの先端部２ｊは半割形状を成している。このため、ラッチ部３２ａが係合部２ａに係合したとき、インナー本体１１が空回りせず、パイロット孔の掘削時にボーリングロッド２とともにインナー本体１１を回転させることができる。なお、一例では、ガイドカップリング２ｆの先端部２ｊの半割形状の段差は２０ｍｍである。
【００３５】
図１および図２に示すように、掘削部１４は、インナー本体１１の先端に設けられ、小口径ビット３５とダブルコアチューブ３６から成る。小口径ビット３５は、ダブルコアチューブ３６の外管に取り付けられ、パイロット孔を掘削可能である。ダブルコアチューブ３６は小口径で、外管が回転しても、スイベル２１により内管が回転しないよう構成されている。このため、小口径ビット３５の回転により掘削されたコアが、内管の内部に挿入しても切れず、良好なコアを採取することができる。掘削部１４は、ストッパ１３が係合部２ａと係合するとき、パイロット孔を掘削可能な長さでビット１から突出する。
【００３６】
図３に示すように、パイロット孔内計測装置４０は、インナー本体４１と吊下部４２とストッパ４３とセンサー部４４とを有している。
なお、パイロット孔内計測装置４０は、先端にビット１を備え内周に係合部２ａを有するボーリングロッド２の内部に挿入されてパイロット孔内で各種計測を行うために使用される。
【００３７】
図３に示すように、インナー本体４１は、先端側から順に、シャーピン５１、セントラアイザー５２、ステムロット（ステアリングロッド）５３、ストロークエンドサブ５４、セットナット５５、四角ステム５６（四角ストロークサブ）、ウレタン圧縮ラバー５７、ラッチサポート５８およびラッチボディストローク５９が、それぞれの中心軸が一致するよう一体的に固定されて棒状に構成されている。四角ステム５６は、通水口５６ａを有し、後端付近に段部５６ｂを有して内径が変化している。
【００３８】
インナー本体４１は、四角ステム５６の段部５６ｂより先端側でランディングリング２ｈの内径よりも小さい径を有し、段部５６ｂより後端側でボーリングロッド２の内径よりも小さい径を有している。このため、インナー本体４１は、ボーリングロッド２の内部に挿入可能である。また、四角ステム５６は、段部５６ｂより後端側でランディングリング２ｈの内径より大きい径を有している。このため、インナー本体４１は、段部５６ｂがランディングリング２ｈと係合して、それ以上先端側へは移動しない。
【００３９】
吊下部４２は、インナー本体４１の後端に固定され、リフティングドック６０およびリトラクティングケース６１から成っている。リフティングドック６０は、インナー本体４１の後端側に開口した円筒部６０ａを有している。円筒部６０ａの開口は、円筒部６０ａの内径より小さい径を有している。リトラクティングケース６１は、リフティングドック６０の開口と反対側の端部に、スプリングピン６２により固定されている。リトラクティングケース６１は、ラッチボディストローク５９の外周に沿って取り付けられている。リトラクティングケース６１は、ストッパ４３の先端側を挟むように内側に突出する押上部６１ａを有している。吊下部４２は、インナー本体４１の長さ方向に往復運動可能に構成されている。
【００４０】
図４に示すように、吊下部４２は、ワイヤーライン３の先端に取り付けられたオーバーショット組立４の鉤部４ａをリフティングドック６０の円筒部６０ａの開口から挿入し、鉤部４ａを開いて円筒部６０ａに係合させて、吊上げることができる。
【００４１】
図３に示すように、ストッパ４３は、ラッチボディストローク５９に設けられ、１対のラッチプレート６３とラッチスプリング６４とを有している。各ラッチプレート６３は、インナー本体４１の先端側で互いの基端を重ね、スプリングピン６５を貫通させて回転可能に取り付けられている。ラッチスプリング６４は、ねじりバネから成り、中心部がラッチボディストローク５９に取り付けられ、２つの端部がそれぞれ各ラッチプレート６３の開閉側端部と係合して、各ラッチプレート６３を互いに開く方向に付勢している。各ラッチプレート６３は、開閉側端部の外側コーナーにラッチ部６３ａを有している。
【００４２】
図４に示すように、各ラッチプレート６３は、吊下部４２が先端方向に移動するとき、ラッチスプリング６４の付勢力により、ラッチ部６３ａがリトラクティングケース６１から突出して係合部２ａと係合し、ドライブカップリング２ｅの雌ねじボア部２ｉの内面に接触するように開く。また、吊下部４２が後端方向に移動するとき、押上部６１ａが各ラッチプレート６３を閉じるように移動し、各ラッチプレート６３はラッチスプリング６４の付勢力に抗して閉じて、ラッチ部６３ａが係合部２ａと離脱して、ラッチ部６３ａがリトラクティングケース６１の内部に収容される。
【００４３】
図３に示すように、センサー部４４は、インナー本体４１の先端に設けられ、ＳＩセル６６と計測器６７とから成る。ＳＩセル６６は、パイロット孔に挿入可能な径を有している。センサー部４４は、ストッパ４３が係合部２ａと係合するとき、ＳＩセル６６がパイロット孔内に挿入可能にビット１から突出する。
【００４４】
次に、作用について説明する。
パイロット孔掘削装置１０は、所定の深度まで通常径ボーリングを行った後、孔内にあるコアチューブをワイヤーライン３により地上まで引き揚げる。次に、掘削部１４の長さ程度ボーリングロッド２を引き揚げておいて、インナー本体１１を先端からボーリングロッド２の内部に挿入し、落下させる。
【００４５】
このとき、吊下部１２がインナー本体１１より先端方向に移動しており、ラッチスプリング３３の付勢力により、各ラッチプレート３２が開いている。これにより、インナー本体１１は、各ラッチプレート３２がボーリングロッド２の内面に接触した状態で、ボーリングロッド２の内部を落下する。
【００４６】
インナー本体１１の段部２５ｂがランディングリング２ｈと係合し、その位置で留まる。このとき、ストッパ１３の位置がボーリングロッド２の係合部２ａの位置と一致する。ラッチスプリング３３の付勢力により、ラッチ部３２ａが係合部２ａと係合する。このとき、掘削部１４がビット１から突出し、掘削可能な状態となる。
【００４７】
ボーリングロッド２を回転させると、ストッパ１３が係合部２ａと係合しているため、掘削部１４がボーリングロッド２と一体となって回転し、図６（Ａ）に示すように、パイロット孔５の掘削を行うことができる。パイロット孔５の掘削が完了したならば、ワイヤーライン３の先端に取り付けられたオーバーショット組立４をボーリングロッド２のワイヤーラインロッド２ｇの内部に落下させ、鉤部４ａをリフティングドック２９の円筒部２９ａと係合させる。こうして、図４に示すように吊下部１２にワイヤーライン３を取り付け、ワイヤーライン３を巻き上げて引き揚げる。このとき、吊下部１２がインナー本体１１に対し後端方向に移動して、ストッパ１３が閉じ、係合部２ａから離脱する。こうして、インナー本体１１を地上まで引き揚げることができる。
【００４８】
再び通常径ボーリングを掘削する場合には、ボーリングロッド２の内部にコアチューブを挿入すれば、掘削を行うことができる。
【００４９】
パイロット孔掘削装置１０では、全てのボーリングロッド２の揚降管を行うことなく、ボーリングロッド２の内部のコアチューブとインナー本体１１とを交換することによって、通常掘削とパイロット孔掘削とを切り換えることができる。このため、パイロット孔掘削作業が容易になり、作業時間を短縮することができる。
【００５０】
パイロット孔内計測装置４０は、パイロット孔掘削後、インナー本体４１を先端からボーリングロッド２の内部に挿入し、落下させる。このとき、吊下部４２がインナー本体４１より先端方向に移動しており、ストッパ４３が開いた状態になっている。これにより、インナー本体４１は、各ラッチプレート６３がボーリングロッド２の内面に接触した状態で、ボーリングロッド２の内部を落下する。
【００５１】
インナー本体４１を挿入すると、段部５６ｂがランディングリング２ｈと係合し、その位置で留まる。このとき、ストッパ４３の位置がボーリングロッド２の係合部２ａの位置と一致する。ラッチスプリング６４の付勢力により、ラッチ部６３ａが係合部２ａと係合する。このとき、センサー部４４がビット１から突出し、パイロット孔５内に設置される。こうして、図６（Ｂ）に示すように、パイロット孔内計測装置４０は、センサー部４４がパイロット孔５内に設置された状態で、各種計測を行うことができる。
【００５２】
パイロット孔内計測装置４０で行う計測は、例えば、応力解放法に基づく初期応力測定である。この場合、センサー部４４に歪計を取り付け、パイロット孔内に設置する。この状態で、図６（Ｂ）に破線で示すように、通常径でリボーリングを行い、そのときの応力を測定してメモリーに記憶する。その後、これを回収して、解析を行う。この他にも、パイロット孔内計測装置４０は、ボーリング孔の掘削方向を変えるときなどに利用することができる。
計測が完了したならば、ワイヤーライン３の先端に取り付けられたオーバーショット組立４をボーリングロッド２のワイヤーラインロッド２ｇの内部に落下させ、鉤部４ａをリフティングドック６０の円筒部６０ａと係合させる。こうして、図４に示すように吊下部４２にワイヤーライン３を取り付け、ワイヤーライン３を巻き上げて引き揚げる。このとき、吊下部４２がインナー本体４１に対し後端方向に移動して、ストッパ４３が閉じ、係合部２ａから離脱する。こうして、インナー本体４１を地上まで引き揚げることができる。
【００５３】
パイロット孔内計測装置４０では、全てのボーリングロッド２の揚降管を行うことなく、ボーリングロッド２の内部のインナー本体４１を交換することによって、パイロット孔掘削と孔内計測とを切り換えることができる。このため、パイロット孔内計測が容易になり、作業時間を短縮することができる。
【００５４】
また、パイロット孔掘削装置１０およびパイロット孔内計測装置４０では、ボーリングロッド２の揚降管を行わないため、ボーリング孔壁が常にボーリングロッド２で保護されている。このため、崩壊が発生しやすい地層の場合でも、ボーリング孔壁の崩壊の発生を防止し、パイロット孔内への崩壊物の侵入を低減することができる。
【００５５】
なお、図７に示すように、パイロット孔掘削装置１０では、インナー本体１１はストッパ１３より先端側のステムロット２２の内部に水圧で掘削部１４を回転駆動するダウンホールモータ１５を有してもよい。この場合、ボーリングロッド２を回転させずに、ダウンホールモータ１５に水圧を加えることにより掘削部１４を回転させて、パイロット孔を掘削することができる。ダウンホールモータ１５は、高速回転が可能で、水圧により掘削時の荷重を調整することができる。
【００５６】
従来、大深度においてパイロット孔掘削を行う場合、細いパイロット孔掘削用のロッドに伝達する荷重を微妙に調整することは極めて困難であり、この荷重が適切でないと、通常掘削孔とパイロット孔の軸心が一致しなくなるという課題があった。通常掘削孔とパイロット孔の軸心が一致しない場合には、パイロット孔掘削用のロッドが切断することも考えられるため、従来の方法は大深度におけるパイロット孔掘削には適さなかった。
【００５７】
これに対し、パイロット孔掘削装置１０では、前述のダウンホールモータ１５を有する場合、水圧により掘削時の荷重の調整が容易なため、通常掘削孔とパイロット孔の軸心との一致が容易になり、大深度でのパイロット孔掘削が可能となる。また、高速回転によりパイロット孔の掘進効率を高めることもできる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、作業が容易であって作業時間を短縮でき、また、パイロット孔内への崩壊物の侵入を低減することができるパイロット孔掘削装置およびパイロット孔内計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のパイロット孔掘削装置を示す縦断面図である。
【図２】図１に示すパイロット孔掘削装置を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態のパイロット孔内計測装置を示す縦断面図である。
【図４】図１に示すパイロット孔掘削装置および図３に示すパイロット孔内計測装置の吊下部およびストッパを示す縦断面図である。
【図５】図１に示すパイロット孔掘削装置のストッパの係合状態を示す（Ａ）正面側縦断面図、および（Ｂ）右側面側縦断面図である。
【図６】（Ａ）図１に示すパイロット孔掘削装置により掘削されたパイロット孔を示す縦断面図、および（Ｂ）図３に示すパイロット孔内計測装置の設置状況を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態のパイロット孔掘削装置の変形例を示す縦断面図である。
【図８】従来のパイロット孔掘削装置を示す縦断面図である。
【図９】従来のパイロット孔内計測装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ビット
２ ボーリングロッド
２ａ 係合部
３ ワイヤーライン
４ オーバーショット組立
４ａ 鉤部
１０ パイロット孔掘削装置
１１ インナー本体
１２ 吊下部
１３ ストッパ
１４ 掘削部
１５ ダウンホールモータ
２１ スイベル
２２ ステムロット
２３ ストロークエンドサブ
２４ セットナット
２５ 四角ステム
２５ａ 通水口
２５ｂ 段部
２６ ウレタン圧縮ラバー
２７ ラッチサポート
２８ ラッチボディストローク
２９ リフティングドック
２９ａ 円筒部
３０ リトラクティングケース
３０ａ 押上部
３１ スプリングピン
３２ ラッチプレート
３２ａ ラッチ部
３３ ラッチスプリング
３４ スプリングピン
３５ 小口径ビット
３６ ダブルコアチューブ
４０ パイロット孔内計測装置
４１ インナー本体
４２ 吊下部
４３ ストッパ
４４ センサー部
６６ ＳＩセル
６７ 計測器
Claims (3)
- 先端にビットを備え内周に係合部を有するボーリングロッドの内部にワイヤーラインにより挿入されてパイロット孔を掘削するためのパイロット孔掘削装置であって、
インナー本体と吊下部とストッパと掘削部とを有し、
前記インナー本体はボーリングロッドの内部に挿入可能な径を有し、
前記吊下部はワイヤーラインにより吊上げ可能であって前記インナー本体の長さ方向に往復運動可能に前記インナー本体の後端に設けられ、
前記ストッパは開閉可能に前記インナー本体に設けられ、前記吊下部が先端方向に移動するとき前記係合部と係合可能に開き、前記吊下部が後端方向に移動するとき前記係合部と離脱可能に閉じる構成を有し、
前記掘削部はパイロット孔を掘削可能な先端を有し、前記ストッパが前記係合部と係合するとき前記ビットからパイロット孔を掘削可能な長さで突出するよう前記インナー本体の先端に設けられていることを、
特徴とするパイロット孔掘削装置。 - 前記インナー本体は前記ストッパより先端側に水圧で前記掘削部を回転駆動するダウンホールモータを有することを、特徴とする請求項１記載のパイロット孔掘削装置。
- 先端にビットを備え内周に係合部を有するボーリングロッドの内部にワイヤーラインにより挿入されてパイロット孔内で各種計測を行うためのパイロット孔内計測装置であって、
インナー本体と吊下部とストッパとセンサー部とを有し、
前記インナー本体はボーリングロッドの内部に挿入可能な径を有し、
前記吊下部はワイヤーラインにより吊上げ可能であって前記インナー本体の長さ方向に往復運動可能に前記インナー本体の後端に設けられ、
前記ストッパは開閉可能に前記インナー本体に設けられ、前記吊下部が先端方向に移動するとき前記係合部と係合可能に開き、前記吊下部が後端方向に移動するとき前記係合部と離脱可能に閉じる構成を有し、
前記センサー部は前記インナー本体の先端に設けられ、前記ストッパが前記係合部と係合するとき前記ビットから前記パイロット孔内に挿入可能に突出するよう設けられていることを、
特徴とするパイロット孔内計測装置。
Priority Applications (1)
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| JP2003139326A JP3963861B2 (ja) | 2003-05-16 | 2003-05-16 | パイロット孔掘削装置およびパイロット孔内計測装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010174466A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Akema Boring:Kk | ワイヤーライン・ダブルチューブ・コアバーレル・コアリングにおけるコア採取装置及び採取方法 |
-
2003
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| JP2010174466A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Akema Boring:Kk | ワイヤーライン・ダブルチューブ・コアバーレル・コアリングにおけるコア採取装置及び採取方法 |
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