本発明は、主として立坑の深さ方向の掘削に用いられる掘削具、立坑の周壁方向の掘削に用いられる掘削装置、掘削時に発生する粉塵を吸引する粉塵吸引手段、拡坑時の斜坑穴掘削などに用いられる斜坑穴掘削装置及びこれらを用いた立坑掘削システムに関する。
立坑の掘削については、本出願人による特許文献1の掘削方法、掘削システムが提案されている。図12(a)、(b)は、この従来の立坑掘削方法、掘削システムを概念的に示す構成図である。
この立坑掘削システム110は、図12(a)に示すように、立坑Tの底に置かれた掘削装置103と、この掘削装置103の中心Pを押圧力Fで押し付けて固定するテレスコピックアーム107と、このテレスコピックアーム107をそのブーム108a先端に取り付け地上に配置された油圧ショベルなどの油圧建機108から構成され、掘削装置103を地上から押し付けた状態で掘削するので、掘削の反力に抗してより大きい掘削力で効率よく掘削できるものであった。また、これによって、従来、削岩機などで行っていた手先への振動を伴う過酷な作業を回避することができるもので、作業員の作業環境を大幅に改善するものであった。
しかしながら、掘削によって土石(土砂、岩石の破砕片などを含むもの)Dが発生するので、土石Dが一定量たまった際には、図12(b)に示すように、いったん掘削装置103を立坑から取り出した後に、テレスコピックアーム107の先端にクラムシェル101を取り付けて(特許文献2参照)、たまった土石Dを立坑Tの外へ排出することが必要であり、それだけ余分な時間と労力が必要とされるものであった。
また、立坑Tの底で掘削装置103を操作する作業員にとっては、掘削によって発生する土石以外に、同時発生する粉塵による立坑Tの底付近の環境の悪化も大きな問題であり、別個に吸引排出手段を設けたりしていたが、より簡便で効率的な方法も切望されていた。特に、この粉塵の問題は、特許文献1にも記載された斜坑穴掘削装置によって固い岩盤に斜坑穴を掘削する場合には、より細かい粉塵が長時間に渡って発生し、より重大であった。
特開2003−314185号公報(図13、図10)
特開2003−321988号公報(図5)
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、掘削によって発生する土石や粉塵などの発生物を効率よくまた簡便に地上へ排出することのできる掘削具、掘削装置、粉塵吸引手段、斜坑穴掘削装置、立坑掘削システムを提供することを目的としている。
請求項1に記載の掘削具は、掘削により発生する土石を吸引排出するための土石吸引手段を備えたことを特徴とする。
請求項1に記載の掘削具は、また、掘削中心軸先端とこれに同軸同期回転する円筒前周端とに岩盤掘削用ドリルチップを設け、前記土石吸引手段が、前記円筒後周端を気密に閉止しかつ前記掘削中心軸の回転に拘束されない気密蓋と、この気密蓋に設けられた吸出口とから構成されることを特徴とする。
請求項2に記載の掘削具は、岩盤掘削用ドリルチップを備えたらせん状の掘削羽根を軸回りに設けた掘削中心軸と、前記掘削中心軸の回転に拘束されないように同軸係合され、前記掘削羽根に当接しない程度の内径の有底円筒状であって、前記掘削羽根を覗かせるようにされた気密筒、及び、この気密筒に設けられた吸出口から構成される土石吸引手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の掘削装置は、掘削具の直近に土石吸引手段を備えたことを特徴とする。
本発明の掘削装置は、前記掘削装置において、前記土石吸引手段は、掘削軸に平行にかつ掘削具と隣合わせに設けられたものであることを特徴とする。
本発明の掘削装置は、土石吸引手段を備えた掘削具を、掘削マストに上下位置、水平面内での回転位置、水平面に対する角度設定維持可能に取付け、前記掘削マスト上端に中心押圧を受ける中心押圧受けを設けたことを特徴とする。
本発明の粉塵吸引手段は、斜坑穴掘削装置に用いられ、斜坑穴用チップの掘削軸に回転かつスライド自由に抱き合わせ取付可能とされた中空円筒缶状で、前記チップ側に吸引開口を設け、外周部に吸出口を設けたことを特徴とする。
本発明の斜坑穴掘削装置は、前記粉塵吸引手段を備えたことを特徴とする。
本発明の斜坑穴掘削装置は、前記斜坑穴掘削装置において、前記斜坑穴掘削装置が基台を中心として回転可能とされ、この回転中心と、斜坑穴用チップの掘削軸の中心とが一致するように構成し、前記回転中心への押圧力を受ける中心押圧受けを、前記掘削軸の設置に障害とならないように装置の上部に設けたことを特徴とする。
請求項3に記載の立坑掘削システムは、請求項1または2記載の掘削具と、前記掘削具を設けたアースオーガと、前記アースオーガをその先端に設置したテレスコピックアームと、前記テレスコピックアームをそのブーム先端に設け、地上に配置された油圧建機と、前記土石吸引手段によって吸引された土石を排出し、貯留するため、地上に配置された土石排出貯留手段とを備えたことを特徴とする。
請求項4に記載の立坑掘削システムは、請求項1または2記載の掘削具を、坑底に垂直に立設された掘削マストに上下位置、水平面内での回転位置、水平面に対する角度設定維持可能に取付け、この掘削マストの上端に中心押圧を受ける中心押圧受けを設けたことを特徴とする。
請求項5記載の斜坑穴掘削装置は、斜坑穴掘削に用いられ、斜坑穴用チップの掘削軸に回転かつスライド自由に抱き合わせ取付可能とされた中空円筒缶状で、前記チップ側に吸引開口を設け、外周部に吸出口を設けた粉塵吸引手段を備えた斜坑孔掘削装置であって、
基台と、この基台上に回転自在に設置された矩形の伸縮ベースと、この伸縮ベースの4角に立設された4本の柱と、この4本の柱の上に設置された中心押圧受けとを備え、前記掘削軸は、前記伸縮ベースに傾き可変に支持されて、前記中心押圧受けと前記4本の柱に接触しない状態で、進退可能で傾き可変となっており、
前記基台の回転中心と、前記斜坑穴用チップの掘削軸の中心とが一致するように構成し、前記中心押圧受けにより前記回転中心への押圧力を受けるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の立坑掘削システムは、坑底に置かれ、土石吸引手段を設けた掘削装置と、前記掘削装置の中心をその先端で押圧固定するテレスコピックアームと、前記テレスコピックアームをそのブーム先端に設け、地上に配置された油圧建機と、前記土石吸引手段によって吸引された土石を排出し、貯留するため、地上に配置された土石排出貯留手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の立坑掘削システムは、坑底に置かれ、前記掘削装置と、前記掘削装置の中心押圧受けをその先端で押圧固定するテレスコピックアームと、前記テレスコピックアームをそのブーム先端に設け、地上に配置された油圧建機と、前記土石吸引手段によって吸引された土石を排出し、貯留するため、地上に配置された土石排出貯留手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の立坑掘削システムは、坑底に置かれ、前記斜坑穴掘削装置と、前記斜坑穴掘削装置の中心押圧受けをその先端で押圧固定するテレスコピックアームと、前記テレスコピックアームをそのブーム先端に設け、地上に配置された油圧建機と、前記粉塵吸引手段によって吸引された粉塵を収集、貯留するため、地上に配置された粉塵収集貯留手段とを備えたことを特徴とする。
請求項1に記載の掘削具によれば、掘削により発生する土石が、その発生直後に、発生部の直近に設けられた土石吸引手段によって逐次吸引されるので、人手を煩わせることなく、この土石を効率よくまた簡便に地上へ排出することができる。また、土石と同時に発生する粉塵も同時に吸引されるので、掘削部近辺の粉塵環境の改善も図ることができる。
請求項1に記載の掘削具によれば、また、具体的な掘削具の構成を規定し、これに対応させて土石吸引手段も規定したもので、岩盤掘削用ドリルチップを、掘削中心軸先端と、この中心軸に固定され同軸同期回転する円筒前周端とに設けた掘削具本体と、この掘削具本体の円筒後周端を気密に閉止しかつ掘削中心軸の回転に拘束されない、つまり、掘削具本体が回転しても自身は回転しない気密蓋と、この気密蓋に設けられた吸出口からなる土石吸引手段とから構成され、請求項1の効果を発揮する掘削具を容易に製造することができる。また、この掘削具は、固い岩盤を掘削するのに適しており、加えて、掘削後発生する岩盤の破砕片は吸引可能な程度の小片となっており、また逐次吸引されるので、土石吸引手段によって吸引可能である。
請求項2に記載の掘削具によれば、請求項1の効果に加え、掘削具本体と土石吸引手段の具体的態様を規定したものであるが、その態様は請求項1と異なり、掘削具本体は、岩盤掘削用ドリルチップを掘削中心軸回りに形成されたらせん状の掘削羽根の端部に設けたもので、土石吸引手段は、この掘削具本体を接触しない程度にすっぽり覆い、掘削具本体が回転しても回転しないようにまた切削羽根の掘削部を覗かせるようにされた気密筒と、吸出口とから構成され、請求項1の効果を発揮する掘削具を容易に製造することができる。また、この掘削具は、固くない土石を効率よく掘削するのに適しており、加えて、掘削後発生する岩盤の土石片は吸引可能な程度の小片となっておりまた逐次吸引されるので、土石吸引手段によって吸引可能である。
本発明の掘削装置によれば、掘削により発生する土石が、その発生直後に、発生部の直近に設けられた土石吸引手段によって順次吸引されるので、人手を煩わせることなく、この土石を効率よくまた簡便に地上へ排出することができる。また、土石と同時に発生する粉塵も同時に吸引されるので、掘削部近辺の粉塵環境の改善も図ることができる。
本発明の掘削装置によれば、前記効果に加え、土石吸引手段を具体的に規定したもので、土石吸引手段を掘削装置に設けられた掘削軸に平行にかつ掘削具と隣合わせに、つまり掘削部分の直近に設けることとしており、これによって、請求項4の効果を発揮する掘削装置を容易に製造することができる。掘削後発生する土石片は吸引可能な程度の小片となっておりまた逐次吸引されるので、土石吸引手段によって吸引可能である。
本発明の掘削装置によれば、請求項1の特徴を備えた掘削具を用いているので請求項1の効果を発揮するのに加え、この掘削具が上下位置、水平面内での回転位置、水平面に対する角度設定維持可能に取付けられているので、立坑の深さ方向だけでなく、立坑の周壁方向やこれに斜めの方向の掘削も可能である。
本発明の粉塵吸引手段によれば、特に粉塵の発生が重大な問題となっている斜坑穴掘削装置用として案出されたもので、斜坑穴用チップの掘削軸に回転かつスライド自由に抱き合わせ取付可能とされた中空円筒缶状なので、この粉塵吸引筒はチップが堀進んでいっても常に掘削される斜坑の坑口に位置し回転せず、また、そのチップ側に吸引開口が設けられているので、坑口から発生する粉塵を効率よく収集し、外周部に吸出口を設けているので、これより吸引力が付与されて、粉塵を吸引排出することができ、粉塵による立坑の底付近の環境悪化を回避し、作業環境の改善を図ることができる。
本発明の斜坑穴掘削装置によれば、前記粉塵吸引手段を備えたので、前記粉塵吸引手段の効果を斜坑穴掘削装置として発揮する。
本発明の斜坑穴掘削装置によれば、前記粉塵吸引手段の効果に加え、斜坑穴掘削装置が基台を中心として回転する回転中心と、斜坑穴用チップの掘削軸の中心とを一致させたもので、これにより、装置を回転させても、斜坑穴用チップの掘削軸の中心は常に回転中心と一致し、この回転中心を立坑の底の中心と一致するようにしておけば、立坑の中心からちょうど傘を開いたように、同心放射状に掘削すべき斜坑を、単に装置を回転させつつ掘削するだけで、掘削でき、作業が非常に簡単になる。
また、この回転中心への押圧力を受ける中心押圧受けを、前記掘削軸の設置に障害とならないように装置の上部に設けたので、押圧力による中心固定の力を受けながら、斜坑穴の掘削ができる。
請求項3に記載の立坑掘削システムによれば、請求項1または2の掘削具の効果に加え、アースオーガ、テレスコピックアーム、油圧建機の組み合わせによって、地上から立坑の深さ方向の掘削を可能としつつ、掘削具に土石吸引手段を設け、これによって吸引された土石を地上に設けた土石排出貯留手段で排出貯留するので、掘削で発生した土石の地上への排出、貯留を人手を煩わせることなく、効率よくまた簡便にできる。また、土石と同時に発生する粉塵も同時に吸引されるので、掘削部近辺の粉塵環境の改善も図ることができる。
本発明の立坑掘削システムによれば、立坑の底に置かれ、中心押圧固定された掘削装置で掘削するので、図11(a)の従来例と同様に、掘削の反力に抗してより大きい掘削力で効率よく掘削できる上、掘削装置に土石吸引手段を設け、これによって吸引された土石を地上に設けた土石排出貯留手段で排出貯留するので、掘削で発生した土石の地上への排出、貯留を人手を煩わせることなく、効率よくまた簡便にできる。また、土石と同時に発生する粉塵も同時に吸引されるので、掘削部近辺の粉塵環境の改善も図ることができる。
本発明の立坑掘削システムによれば、前記土石吸引手段の効果に加え、土石吸引手段で吸引された土石を地上に設けた土石排出貯留手段で排出貯留するので、掘削で発生した土石の地上への排出、貯留を人手を煩わせることなく、効率よくまた簡便にできる。また、土石と同時に発生する粉塵も同時に吸引されるので、掘削部近辺の粉塵環境の改善も図ることができる。
本発明の立坑掘削システムによれば、立坑の底に置かれ、中心押圧受けで押圧固定された前記斜坑穴掘削装置で掘削するので、要請される斜坑を簡便、容易にかつ強力に掘削できる上、装置に備えた粉塵吸引手段と地上に設置された粉塵収集貯留手段で、重大な問題となる粉塵を効率よく順次地上に吸引排出貯留でき、斜坑穴掘削時の周囲環境を大幅に改善することができる。
以下に、本発明の実施の形態(実施例)について、図面を用いて説明する。
図1は、本発明の掘削具の一例を示す外観斜視図、図2は、図1の掘削具の部品図であって、(a)は気密蓋の正面図、(b)は掘削具本体の縦断面図、(c)は(b)のA矢視図である。
この掘削具2は、地上に設置された油圧建機(図4の符号8)の先端に設けられたテレスコピックアーム7の先端に下垂されたアースオーガ6に取り付けられて回転駆動力を与えられ、主に鉄塔や大型建築物の基礎坑となる立坑の深さ方向の掘削に用いられる。
掘削具2は、掘削具本体2cと土石吸引手段1とを備えている。掘削具本体2cは、図2(b)、(c)に示すように、岩盤掘削用ドリルチップ2dを、掘削中心軸2a先端と、この中心軸2aに固定され同軸同期回転する円筒2bの前周端とに設けたものとなっている。掘削中心軸2aと円筒2bとを同軸同期回転するように固定するために、中心軸2aの軸元側に固定リブ体2abが、先端側に固定円板2acが両者間に設けられている。
固定リブ体2abは、掘削中心軸2aに隙間なく嵌合するパイプの外周と円筒2bとの間に、軸方向に一定の長さを有するリブ板が円周を例えば4分割する程度の枚数設けられたもので、円筒2b内の軸方向の空気、土石の流通を許すものである。
固定円板2acも同様に円筒2b内の軸方向の空気、土石の流通を許すものであるが、この場合は、掘削中心軸2aに隙間なく嵌合するパイプの外周と円筒2bとの間を一枚の円板で接合し、この円板の要所に上記流通を許す複数の窓2adを設けている。
掘削中心軸2aの上端部は、アースオーガ6と接続して回転駆動力を受けるために規格形状の接続部2aaとなっている。
土石吸引手段1は、掘削具本体2cの円筒2b後周端を気密に閉止しかつ掘削中心軸2aの回転に拘束されない、つまり、掘削具本体2cが回転しても自身は回転しない気密蓋1aと、この気密蓋1aに設けられた吸出口1bとを備えている。
気密蓋1aの中央には、掘削中心軸2aを貫通させるための貫通穴1aaが設けられているが、軸の外径とは隙間嵌めとなっていて、中心軸2aが回転しても、貫通穴1aaはそれに拘束されないようになっている。一方、気密蓋1aの貫通穴1aa付近の側面の掘削具本体2c側と中心軸2aとの間は、気密を維持するように、例えば、中心軸2a側が段付きとなっており、気密蓋1aの貫通穴1aa部分がこれに乗っかるような構造となっている。
吸出口1bは、気密蓋1aの円板部分の適所に設けられた貫通穴に筒状体を突出させたものとなっており、空気や土石の流通を許すものである。この吸出口1bの外部側には、吸引力を与える吸引チューブ9aが接続されるようになっている。この吸引チューブ9aは後述する土石排出貯留手段9の一部となるものである。
このような構成によって、この掘削具2によれば、掘削具本体2cで例えば、立坑の深さ方向の掘削を行いながら、この際、発生し、掘削具本体2cの円筒2b内に逐次溜まってくる土石を、この掘削具本体2cの直近に設けられ、気密状態を形成し、また、吸引チューブ9aによって与えられた吸引力によって、掘削具本体2cの前端開口部において、つまり、掘削最前線において、外部から掘削具本体2cの内部へ向かい、吸出口1bに向かう強力な気流を発生させる土石吸引手段1によって、逐次吸引排出することができ、人手を煩わせることなく、土石を効率よくまた簡便に地上へ排出することができる。また、土石と同時に発生する粉塵も同時に吸引されるので、掘削部近辺の粉塵環境の改善も図ることができる。
また、この掘削具本体2cは、固い岩盤を掘削するのに適しており、加えて、掘削後発生する岩盤の破砕片は吸引可能な程度の小片となっておりまた逐次吸引されるので、土石吸引手段1によって吸引可能となるのである。
なお、掘削具本体は、円筒体となっていて、中心部と周縁部に岩盤掘削用ドリルチップを設けたものであればよく、ここで説明した実施例の構造のものに限定されない。また、これに組み合わされる気密蓋も、両者一体となって気密を維持でき、また、掘削具本体が回転しても回転しないものであればよく、ここで説明した実施例の構造のものに限定されない。両者の嵌合も、この実施例のように、気密蓋1aが掘削具本体2c上部の凹部に填まり込むものだけでなく、単に上に乗っかるようなものであって、また、被せるような構造のものであってもよい。
図3は、本発明の掘削具の他例を示す外観正面図である。これより、既に説明した部分と同じ部分には同じ符号を付して重複説明を省略する。
この掘削具2Aは、図1、2の掘削具2と同様に、主に鉄塔や大型建築物の基礎坑となる立坑の深さ方向の掘削に用いられるものであるが、掘削具2とは異なり、掘削具本体2gは、円筒状部分はなく、掘削中心軸2f回りに岩盤掘削用ドリルチップ2dを備えたらせん状の掘削羽根2eを設けただけのものとなっている。
これに対応して、土石吸引手段1Aは、掘削中心軸2fの回転に拘束されなないように、この中心軸2fに同軸係合され、掘削羽根2e、つまり、掘削具本体2gに当接しない程度の内径の有底円筒状であって、切削羽根2eの掘削部を覗かせるようにされた気密筒1cと、この気密筒1cに設けられた吸出口1bとを備えている。
掘削中心軸2fは、アースオーガ6に接続するための規格形状に形成された接続部2faと、この接続部2faより大径の胴軸部2fbと、この胴軸部2fbから延出している掘削軸部2fcとからなっている。この掘削軸部2fcに前記の掘削羽根2eがらせん状に巻きつけて設けられ、この掘削羽根2eの羽根端に岩盤掘削用ドリルチップ2dが設けられ、また、掘削軸部2fcの先端にも岩盤掘削用ドリルチップ2dが掘削に適した角度で傾けて設けられ、掘削羽根2eに設けられた岩盤掘削用ドリルチップ2dと連続したらせん状の掘削線を構成するようになっている。
なお、このようなチップ2d、掘削羽根2eを設けた掘削軸部2fcは、一般に土石掘削用として種々のタイプのものが販売されており、それを用いることもできる。
気密筒1cの円筒底部の中心部分には、掘削中心軸2fの接続部2faを挿通させる挿通穴1caが設けられている。この挿通穴1caと接続部2faとは隙間嵌合し、相互に回転自由である。挿通穴1caの穴付近部と、掘削中心軸2fの接続部2faから胴軸部2fbへの段部とが当接して気密筒1cが掘削中心軸2fに支えられ、回転自由、同軸状態で気密を維持する係合状態が生じている。
気密筒1cの円筒底部の適所には、吸出口1bが設けられ、気密筒1c内部の空気や土石を外部へ流通させることが可能となっている。
このような構成で、この掘削具2Aによれば、掘削具1と同様に、掘削具本体2gで例えば、立坑の深さ方向の掘削を行いながら、この際、発生し、気密筒1c内に逐次溜まってくる土石を、この掘削具本体2gの直近に設けられ、気密状態を形成し、また、吸引チューブ9aによって与えられた吸引力によって、掘削具本体2gの掘削軸部2fcにおいて、つまり、掘削最前線において、外部からの気密筒1c内部へ向かい、吸出口1bに向かう強力な気流を発生させる土石吸引手段1Aによって、逐次吸引排出することができ、人手を煩わせることなく、土石を効率よくまた簡便に地上へ排出することができる。また、土石と同時に発生する粉塵も同時に吸引されるので、掘削部近辺の粉塵環境の改善も図ることができる。
また、この掘削具本体2gは、そのらせん形状により、固くない土石を効率よく掘削するのに適しており、加えて、掘削後発生する岩盤の土石片は吸引可能な程度の小片となっておりまた逐次吸引されるので、土石吸引手段1Aによって吸引可能となるのである。
なお、掘削具本体は、ここで説明した実施例の構造のものに限定されない。また、これに組み合わされる気密筒も、両者一体となって気密を維持でき、また、掘削具本体が回転しても回転しないものであればよく、ここで説明した実施例の構造のものに限定されない。また、上記で説明した掘削具は、立坑の深さ方向の掘削に適したものであるが、掘削具の用い方によって、多少傾斜させたり、水平向きに、あるいは上向きにも利用可能なもので、必ずしも、立坑用には限定されない。
上記の2例では、掘削具に土石吸引手段を設けた具体例を説明したが、その核にあるのは、従来掘削で発生した土石が重量の点で吸引手段による吸引が困難と考えられていたものを、その土石が発生する最前線である掘削具そのものに土石吸引手段を設けることで、吸引可能としたことであって、それが本発明の技術的思想の根幹である。
図4は、本発明の立坑掘削システムの一例を概念的に示す構成図である。
この立坑掘削システム10は、主に鉄塔や大型建築物の基礎坑となる立坑Tの深さ方向の掘削に用いられるもので、図3で説明した掘削具2Aを設けたアースオーガ6をテレスコピックアーム7の先端に付け、このテレスコピックアーム7を地上に設置されキャタピラなどの移動手段を備えた油圧ショベルなどの油圧建機8のブーム8aに取り付け、また、掘削具2Aには、地上に設置された土石排出貯留手段9の吸引チューブ9aが接続されて構成されている。
土石排出貯留手段9は、土石吸引手段1Aを設けた掘削具2Aに接続し、掘削で発生した土石や粉塵を吸引して地上に排出貯留するもので、既に説明した吸引チューブ9aに加え、吸引チューブ9aへの吸引力を発生させる吸引装置9b、この吸引装置9bで吸引された土石などを更に移送する移送チューブ9c、この移送チューブ9cで移送されてくる土石や粉塵と空気とを分離して、土石などだけを捕集する捕集ホッパ9d、捕集ホッパ9dから排出される土石などを所定位置に移送するコンベア9e、コンベア9eで移送されて来た土石などを一時的に貯留する貯留袋9fを備えている。
このような構成で、このシステム10によれば、先に説明した土石吸引手段1Aを設けた掘削具2A用いているので、この掘削具2Aの効果を発揮すると共に、吸引した土石Dなどを地上へ排出、貯留する土石排出貯留手段9を備えているので、土石Dなどの貯留まで人手をかけることなく、簡易効率的に行うことができる。
また、掘削具としては、図1、2で説明した掘削具2も用いることができ、その場合には、掘削具2Aの効果に代えて、掘削具2の効果を発揮する。
また、この例は、立坑現場が、送電線の鉄塔用の立坑を掘削する現場であり、山間奥地で道路などが整備されておらず、ケーブル輸送装置で排出された土石を輸送する場合であるので、捕集された土石などは、それに適合するように貯留袋9fに貯留されるが、大型輸送車が使用できる場合には、コンベア9eの先や、捕集ホッパ9dから直接、大型輸送車に貯留して輸送することができる。
図5は、本発明の掘削装置の一例を示すもので、(a)はその外観斜視図、(b)は(a)において掘削具部分が良く見えるようにした状態の外観斜視図である。
この掘削装置3は、掘削具2hの掘削方向を一定範囲内で自由に設定できるもので、図5(b)に示すように、その掘削具2hの掘削軸の方向H2と平行な方向H1となるように、また、掘削具2hと隣合わせになるように土石吸引手段1Bを設けたものである。
掘削装置3は、図5(a)に示すように、基台3aの上にベース板3bが回転自在にまた角度保持可能に載置され、ベース板3b上には操作バー3c、角度設定可能に折り曲げ可能なブーム3dが設けられ、ブーム3dの先端には、掘削具2hを脱着可能に取付できる掘削軸3fと、この掘削軸3fのブーム3dに対する角度を可変とする掘削角度調整手段3eとが設けられている。操作バー3cで、ブーム3dの折り曲げ、掘削軸3fの向き角度の調整ができるようになっている。
土石吸引手段1Bは、反対側に吸引チューブ9aを接続して土石を吸引する筒状の吸引口1dと、図5(b)で白矢印で示すように回転する掘削具2hから吸引口1eへと掘削された土石が流れるようにガイドする複数枚のガイド板1eと、掘削軸3fから延出設置され、前述の吸引口1dが掘削具2hと同方向を向いて隣り合うように、また、ガイド板1eがそのガイドの役割を果たすように支持する支持具1fとを備えている。
なお、この掘削装置3には、ここでは見えていないが、図6で説明するように、立坑の坑底に設置された場合に、地上からの押圧力を受けるため、基台3eに対して装置本体が回転する回転中心位置に前記押圧力の受け部が設けられている。
このような構成で、この掘削装置3によれば、立坑の坑底に設置された場合には、基台3aの上で、本体側が角度設置可能に回転し、また、掘削具2hの出し入れ、角度調整が可能なので、立坑の周壁方向の掘削を良好に行うことができる。その上、この掘削具2hに隣合わせで、その掘削軸3fの方向H2と同じ方向H1となるように吸引口1d、つまり、土石吸引手段1Bが設けられているので、掘削で発生した土石や粉塵は、その発生場所に最も近い所で逐次吸引されるので、土石を効率よくまた簡便に地上へ排出することができる。また、土石と同時に発生する粉塵も同時に吸引されるので、掘削部近辺の粉塵環境の改善も図ることができる。また、この場合も、発生する土石は、吸引可能な程度の小片となっておりまた逐次吸引されるので、土石吸引手段によって吸引可能となるのである。
掘削装置は、掘削具を先端に設け、これを回転駆動させて掘削するものであれば、上記例に限定されない。また、これに対応した土石吸引手段も、掘削具の直近に設けられ、掘削によって発生する土石を逐次吸引するものであればよく、上記の例に限定されるものではない。
上記の例では、掘削装置に土石吸引手段を設けた具体例を説明したが、その核にあるのは、従来掘削で発生した土石が重量の点で吸引手段による吸引が困難と考えられていたものを、その土石が発生する最前線である掘削具の直近に土石吸引手段を設けることで、吸引可能としたことであって、それが本発明の技術的思想の根幹である。
図6は、本発明の立坑掘削システムの他例を概念的に示す構成図である。
この立坑掘削システム10Aは、図4のシステム10に比べて、地上に設置されたものはほぼ同一であり、異なるのは、立坑Tの坑底には図5で説明した掘削装置3が置かれ、テレスコピックアーム7の先端には、アースオーガ6ではなく、掘削装置3の回転中心SCに設けられた受け部(不図示)に着脱可能に立設された押圧受棒3gが接続されている点である。この場合、立坑の中心が回転中心SCと一致するように掘削装置3が置かれている。また、このシステム10Aは、システム10で深さ方向の掘削が済んだ後に、主に立坑の周壁方向の掘削を行って、立坑の形状を整えるために用いられる。
このような構成で、このシステム10Aによれば、掘削装置3では、地上から押圧力Fを受けながら掘削するので、図11の従来例と同様に強力に掘削することができ、また、この押圧力Fを掘削装置3の回転中心SCで受けているので、装置3の本体部分を回転させた場合も、その押圧力Fの作用は変わることがない。更に、このシステム10Aでは、掘削装置3に土石吸引手段1Bが設けられているので、その効果を発揮し、また、土石排出貯留手段9も設けられているので、その効果も発揮する。
図7は、本発明の斜坑穴掘削装置の一例を示すもので、(a)はその外観斜視図、(b)は(a)に比べて掘削軸部分が更に延出された状態の外観斜視図である。
この斜坑穴掘削装置4は、立坑の底部などで拡坑する際に、拡坑部分の上部が崩落するのを防止するために斜杭を打ち込むための斜坑穴を掘削するために用いるものである。
装置4は、基台4a、この基台4a上に回転自在に設置された伸縮ベース4b、伸縮ベース4bに立設された4本の柱4d、柱4dの上に設置された中心押圧受け4e、伸縮ベース4bの先端に設置された前方レール受け4f、伸縮ベース4b上で前方レール受け4fよりやや後方(図中で右方)に設置された後方レール受けシリンダ4g、前方レール受け4f、後方レール受けシリンダ4gにより伸縮ベース4bに傾き可変に支持される掘削軸支持レール4h、このレール4hにスライド可能に載置された掘削軸駆動手段4i、この駆動手段4iにより掘削回転力を与えられる掘削軸4j、掘削軸4jの先端に着脱される斜坑穴用チップ4kを備えている。
伸縮ベース4bは、相互にスライド可能な三層のスライドベース4ba、4bb、4bcから構成され、スライドベース4baが基部となり、ベース4bbが中間部、ベース4bcが最端部となり、4本の柱4dは基部のスライドベース4baの四方端部に、前方レール受け4f、後方レール受けシリンダ4gは最端部のスライドベース4bcに設置されている。
4本の柱4dはその頂端部に上板4daを載置し、この上板4daの上に補助板4eaを介して中心押圧受け4eが設置されている。また、4本の柱4dには、補強として、掘削軸支持レール4hの出し入れに邪魔にならないように、この出し入れ方向と並行に、横木4dbが設けられている。
前方レール受け4fは左右一対となっており、その間に掘削軸支持レール4hを挟んで支えるものである。また、上下方向の長穴4faが設けられ、ここに固定ネジ4fbを、掘削軸支持レール4hをも貫通させてネジ締結することで、掘削軸支持レール4hの前方端(図で左方端)を長穴4faの範囲内で上位位置設定保持可能に支持する。
後方レール受けシリンダ4gは、伸縮ベース4bの最端部のスライドベース4bcと、
掘削軸支持レール4hの後部端に回転可能に連結されている。したがって、シリンダ4gを油圧などにより伸縮させることで、掘削軸支持レール4hの後部端を上下させることができる。掘削軸支持レール4hには、掘削軸4jの前方端を回転スライド可能に受ける軸受4haが設けられている。
図中の符号SCは、伸縮ベース4bが基台4a上で回転する回転中心であり、この回転中心は、4本の柱4d上に設けられた中心押圧受け4eの押圧を受ける中心とも一致している。符号RCは掘削軸4jの回転中心である。この斜坑穴掘削装置4では、これら伸縮ベース4bの回転中心SCと掘削軸4jの回転中心RCとを図中に示すように一致させている。
吸引チューブ11aを接続した粉塵吸引手段5は、斜坑穴用チップ4kのすぐそばに掘削軸4jを抱き囲むように設置されているが、その詳細は、図8によって説明する。
この斜坑穴掘削装置4では、伸縮ベース4bの回転中心SCと掘削軸4jの回転中心RCとが一致していて、この状態は、図7(a)、(b)に示すように、伸縮ベース4bを伸縮させて、最端部のスライドベース4bcに設置された掘削軸支持レール4hを前後にスライドさせても、また、掘削軸支持レール4hの傾きを変えても変わらない。
したがって、この回転中心SCを立坑の中心と一致させておけば、斜坑穴に要求される条件、立坑中心から放射状に広がるという条件に合う斜坑の掘削を、立坑の径、斜坑穴の角度に拘わらず、単に装置4を回転させつつ掘削するだけで、実現でき、作業が非常に簡単になる。
また、この回転中心SCへの押圧力を受ける中心押圧受け4eを、掘削軸(回転軸)4jつまり掘削軸支持レール4hの設置に障害とならないように装置の上部に設けたので、押圧力による中心固定の力を受けながら、斜坑穴の掘削ができる。
図8は、本発明の粉塵吸引手段の一例を示すもので、(a)はその正面図、(b)はその側面図、(c)はその使用状態を示す縦断面図である。
この粉塵吸引手段5は、すでに説明した斜坑穴掘削装置4に用いられるもので、吸引開口5bを備えた粉塵吸引筒5aと吸出口5cとを備えている。
粉塵吸引筒5aは、斜坑穴用チップ4kを着脱する掘削軸4jに回転かつスライド自由に抱き合わせ取付可能とされた中空円筒缶状で、前記チップ4k側に吸引開口5bを設け、外周部に吸出口5cを設けたものである。
粉塵吸引筒5aは半円形状になるように半分に分割され、その分割部分に設けられたヒンジ5dにより開閉可能となっている。吸引開口5bの内径は、斜坑穴用チップ4kの外径より大き目となっており、斜坑穴用チップ4kにより生成される斜坑穴の穴口を覆うことができ、発生する粉塵が外へ漏れでないようしている。
粉塵吸引筒5aの吸引開口5bの反対側は、掘削軸4jを所定長さの半割れパイプ5eを介して抱き囲むようになっている。このパイプ5eの内径は、掘削軸4jを抱き囲んだ場合には、掘削軸4jの回転には拘束されず、まだ、掘削軸4jの軸方向にスライド可能でありながら、吸引開口5bの中心と掘削軸4jの中心RCがだいたい一致する程度にがたつきなく、掘削軸4jと嵌合するようになっている。
このような粉塵吸引手段5を、図7に示すように、斜坑穴掘削装置4の掘削軸4jに抱き合わせ装着して、吸引チューブ11aを接続しておくと、図8(c)に示すように、硬い岩盤Kに斜坑穴を掘削する場合、多量の細かい粉塵KHが発生するが、発生する粉塵KHをその発生部、つまり、斜坑穴口部で効率よく逐次吸引することができ、粉塵による立坑の底付近の環境悪化を回避し、作業環境の改善を図ることができる。
図9(a)は、本発明の立坑掘削システムの他例を概念的に示す構成図、(b)は、(a)の立坑掘削システムをより広径の立坑に用いた状態を示す構成図である。
この立坑掘削システム10Bは、拡坑のために斜坑を掘削するために用いられるもので、立坑Tの底部には図7の斜坑穴掘削装置4が、その回転中心SCが立坑Tの中心と一致するように置かれ、その回転中心SCと一致する中心押圧受け4eにはテレスコピックアーム7の先端が接続され、図6と同様に、その回転中心SCに地上から押圧力Fを受けて固定されている。
斜坑穴掘削装置4に装着された粉塵吸引手段5には、地上に置かれた大型の掃除機のような吸引貯留機11bから伸び出した吸引チューブ11aが接続されている。粉塵収集貯留手段11は、これらの吸引チューブ11a、吸引貯留機11bで構成されている。
このような構成によって、この立坑掘削システム10Bによれば、中心押圧力Fを受けた斜坑穴掘削装置4によって、坑径の異なる立坑Tでも要望される斜坑穴を容易に効率的に掘削することができ、この掘削によって発生する粉塵は、粉塵吸引手段5で効率的に逐次吸引され、粉塵収集貯留手段11で地上に収集貯留されるので、斜坑穴掘削時の粉塵環境の改善を図ることができる。
図10(a)、(b)は立坑掘削システムの他例を概念的に示す構成図である。
図10(a)は図6の立坑掘削システム10Aと同じものであるが、ここでは、同じシステムが、図9の立坑掘削システム10Bで斜坑穴を掘削した後に、斜杭Sを打ち込み、斜坑穴掘削装置4を取り出して、掘削装置3を立坑の底部に置いてシステム10Aとし、立坑Tの拡坑のための掘削を行っている所を示しており、同様の効果を発揮している。
図10(b)は、図9(b)と同様に、立坑Tの坑径がより広い場合で、掘削装置3を立坑T中心に置いたのでは、拡径された坑壁の掘削ができない場合、掘削装置3に変えて、地上からの押圧力Fを受けることができ、それ自体キャタピラなどの移動手段3hを備えて移動可能な掘削装置3Aを用いた立坑掘削システム10Cを示している。
このようにしても、同様に、掘削を行い、掘削によって発生する土石や粉塵を土石吸引手段1Bと地上の土石排出貯留手段9で地上に吸引排出し貯留することができる。
図11は、本発明の掘削装置、立坑掘削システムの他例を概念的に示す構成図である。
この立坑掘削システム10Dに用いられる掘削装置3Bは、図1の土石吸引手段1を備えた掘削具2を、坑底に垂直に立設された掘削マスト3iに上下位置、水平面内での回転位置、水平面に対する角度設定維持可能に取付け、この掘削マスト3i上端に中心押圧を受ける中心押圧受け3iaを設けたものである。
立坑掘削システム10Dは、この掘削装置3Bの上端の中心押圧受け3iaを、その先端で押圧固定するテレスコピックアーム7と、このテレスコピックアーム7をそのブーム8a先端に設け、地上に配置された油圧建機8と、土石吸引手段1によって吸引された土石を排出し、貯留するため、地上に配置された土石排出貯留手段9とを備えたものである。
なお、上記のうち、油圧建機8、土石排出貯留手段9などについては、図面を省略したが、図4などで説明したものと同じものである。
掘削装置3Bは、上述の掘削マスト3iに加え、この掘削マスト3iに上下位置(図の上下)設定維持可能に取付られた上下フレーム3j、この上下フレーム3jに取付られた首振りアーム3k、この首振りアーム3kに角度設定維持可能に取付られたビーム3l、掘削マスト3i下部の接地部分に設けられた固定角(つの)3mと二本の固定脚3n、この掘削装置3Bでの掘削操作を行うために作業員を収容する操作かご3pを備えている。
掘削マスト3iは、この例ではH型鋼を立てて用いており、そのリブ部分を抱き抱えるように上下フレーム3jが上下にスライド可能に設置されている。上下フレーム3jには油圧シリンダ3jaが設けられ、この油圧シリンダ3jaのピストンヘッドで掘削マスト3iのリブ部分を押圧することで上下のスライドを拘束するようにしている。
首振りアーム3kは、油圧回転駆動手段(油圧モータ)3kaを備え、アーム部3kbを掘削マスト3iの立設方向つまり上下フレーム3jの上下移動方向を軸方向として、この軸方向回りに角度設置維持可能に回動させる。
ビーム3lは、伸縮シリンダ3laを備え、首振りアーム3kに対して、ビーム3lを首振りアーム3kの旋回平面、つまり、水平面に対して、角度設定維持可能としている。このビーム3lにアースオーガ6を介して土石吸引手段1を備えた掘削具2が、その維持設定された角度方向を向くように設置されている。
固定角3mは油圧によりその角部分が進退可能となっており、掘削マスト3iの接地位置が決まると、この角部分を立坑底に突き込んで、掘削マスト3iの位置固定を確実なものにしている。二本の固定脚3nも油圧により伸縮可能となっており、掘削時には、その先端部分が立坑底に押圧接地されて掘削マスト3iが傾くのを防止している。
操作かご3pは、作業員を収容し、かつ、作業員がその内部で操作できるようなかご体で、立坑Tの周壁をなすライナLの任意位置に係止可能となっており、掘削装置3B全体への油圧源となる油圧供給手段3pa、作業用椅子3pb、操作レバー3pcを備えている。この操作レバー3pcによって、上下フレーム3jの上下位置設定維持、首振りアーム3kの水平面内での回転角度設定維持、ビーム3lつまり掘削具2の水平面に対する角度設定維持、掘削具2の回転駆動の操作が可能である。
なお、このシステム10Dでは、吸引チューブ9aが長いので、中間部分を掘削マスト3iに設置されたチューブ支え9aaで支えている。
立坑掘削システム10Dは、図4、6で説明したシステム10、10Aに比べ、掘削装置3Bが異なる点が主たる相違点であり、その他の点は異なる点はなく、同様に立坑の掘削に用いられるものである。
このような構成で、掘削装置3Bによれば、土石吸引手段1を設けた掘削具2によって掘削しているので、上述の掘削具2の効果が発揮される上、この掘削具2の上下位置、水平面内での回転位置、水平面に対する角度設定維持可能となっているので、図11に示すように、立坑の深さ方向だけでなく、立坑の周壁方向やこれに斜めの方向の掘削も可能である。また、作業員は、立坑底に降り立つことなく、操作かご3pで作業できるので、より粉塵の問題が少なく、より安全性が高く作業ができ、作業環境が改善される。
なお、掘削具としては、図3で説明した掘削具2Aも用いることができ、その場合には、掘削具2の効果に代えて、掘削具2Aの効果を発揮する。
また、本発明は土石や粉塵の吸引手段をその基本的特徴とするが、このような吸引手段においては、家庭用の掃除機についても周知なように、吸引に加えて、吸引によって減圧される吸引場所の空気を補うような給気手段を設けてやると、その吸引効率が向上することが考えられる。この場合の給気手段は、吸引手段の動作に伴って発生する加圧空気を用いると、エネルギ効率、環境保護の点でも良好である。
本発明の掘削具、掘削装置、粉塵吸引手段、斜坑穴掘削装置、立坑掘削システムは、主に掘削によって土石や粉塵が発生する立坑の掘削に好適に用いることができる。
本発明の掘削具の一例を示す外観斜視図
図1の掘削具の部品図であって、(a)は気密蓋の正面図、(b)は掘削具本体の縦断面図、(c)は(b)のA矢視図
本発明の掘削具の他例を示す外観正面図
本発明の立坑掘削システムの一例を概念的に示す構成図
本発明の掘削装置の一例を示すもので、(a)はその外観斜視図、(b)は(a)において掘削具部分が良く見えるようにした状態の外観斜視図
本発明の立坑掘削システムの他例を概念的に示す構成図
本発明の斜坑穴掘削装置の一例を示すもので、(a)はその外観斜視図、(b)は(a)に比べて掘削軸部分が更に延出された状態の外観斜視図
本発明の粉塵吸引手段の一例を示すもので、(a)はその正面図、(b)はその側面図、(c)はその使用状態を示す縦断面図
(a)は、本発明の立坑掘削システムの他例を概念的に示す構成図、(b)は、(a)の立坑掘削システムをより広径坑に用いた状態を示す構成図
(a)、(b)は立坑掘削システムの他例を概念的に示す構成図
本発明の掘削装置、立坑掘削システムの他例を概念的に示す構成図
(a)、(b)は、従来の立坑掘削方法、掘削システムを概念的に示す構成図
符号の説明
1 土石吸引手段
1a 気密蓋
1b 吸出口
1c 気密筒
2 掘削具
2a 掘削中心軸
2b 円筒
2c 掘削具本体
2d 岩盤掘削用ドリルチップ
2e 掘削羽根
2f 掘削中心軸
2g 掘削具本体
2h 掘削具
3 掘削装置
3f 掘削軸
4 斜坑穴掘削装置
4a 基台
4k 斜坑穴用チップ
4j 掘削軸
5 粉塵吸引手段
5a 粉塵吸引筒
5b 吸引開口
5c 吸出口
6 アースオーガ
7 テレスコピックアーム
8 油圧建機
8a ブーム
9 土石排出貯留手段
10 立坑掘削システム
11 粉塵収集貯留手段
SC 回転中心
RC 掘削軸の中心