JP3970289B2 - Waste discharge system and waste discharge method - Google Patents
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Description
本発明は、TBM工法など先進導坑などを使用するトンネル掘削技術に関し、より詳細には、初期掘進坑道などの比較的小断面の坑道からズリを効率的に排出する、ズリ排出システムおよびズリ排出方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a tunnel excavation technique using an advanced guide shaft such as a TBM method, and more specifically, a slip discharge system and a slip discharge that efficiently discharges a slip from a relatively small cross-section shaft such as an initial tunnel. Regarding the method.
TBM(Tunnel Boring Machine)工法は、カッターヘッドを岩盤に押し付け、カッターヘッドで岩盤を圧砕しながら掘削し、ズリを後方へ排出しながら掘進する工法であり、岩盤と土質とが複合した地層を掘削するに適しているので、近年では、導坑先進掘削に多用される工法である。しかしながら、TBM工法により掘削されるトンネルの径は、多くの場合、3m〜4mと比較的小断面であり、シールド工法やNATM工法で掘削されるトンネル径よりも小さく、このため、坑内における作業空間が比較的制限されてしまうという問題がある。 The TBM (Tunnel Boring Machine) method is a method of excavating while pressing the cutter head against the rock, crushing the rock with the cutter head, and discharging the sludge to the rear, excavating the formation where the rock and soil are combined. In recent years, this method is often used for leading excavation excavation. However, in many cases, the diameter of the tunnel excavated by the TBM method is a comparatively small cross section of 3 m to 4 m, which is smaller than the diameter of the tunnel excavated by the shield method or the NATM method. Is relatively limited.
また、TBM工法では、掘削された岩盤を、比較的小断面の坑道から後方に排出しつつ掘進を行うので、カッターヘッドを備えたTBMの直後から限られた作業空間を利用してズリを排出させる必要がある。この場合、スクリューコンベアなど切羽に隣接して配置された排出装置により後方に排出されたズリを、ホイルローダなどを使用してズリをダンプトラックに積み込んでトンネル坑外に搬出する方法や、長尺のベルトコンベアを用いてTBM発進基地までズリを運搬し、例えばNATM工法によりすでに拡径されているTBM発進基地でダンプトラックへと積み込んで坑外に搬出する方法が用いられている。 Also, in the TBM method, excavation is carried out while discharging the excavated rock mass backward from a tunnel with a relatively small cross section, so that the gap is discharged using a limited work space immediately after the TBM equipped with the cutter head. It is necessary to let In this case, the gap discharged rearward by a discharge device arranged adjacent to the face, such as a screw conveyor, can be loaded into a dump truck using a wheel loader etc. A method is used in which a belt is conveyed to a TBM starting base using a belt conveyor, and loaded onto a dump truck at a TBM starting base that has already been expanded in diameter by, for example, the NATM construction method, and carried out of the mine.
上述したように、TBM工法により掘削される坑道は、比較的掘削断面積が小さく、ダンプトラックやホイルローダといった重機の出入りや旋回などが著しく制限され、作業空間の確保および安全性の面から適切ではない。また、トンネル切羽の直後から延伸可能な長尺ベルトコンベアを用いてズリを排出すれば、掘削断面に左右されずに排出機材を配置することができる。しかしながら、TBM工法により掘削されるトンネルは比較的短距離なので、他の工事と共用できない長尺ベルトコンベアを都度製造するのでは、資材消費効率や施工コストの点で必ずしも満足できるものではなく、また長尺ベルトコンベアの余剰分は、大断面積のトンネルにおいても無駄なスペースを消費してしまう。 As described above, tunnels excavated by the TBM method have a relatively small excavation cross-sectional area, and the entry and exit of heavy machinery such as dump trucks and wheel loaders are remarkably restricted, which is not appropriate from the viewpoint of securing work space and safety. Absent. Further, if the gap is discharged using a long belt conveyor that can be stretched immediately after the tunnel face, the discharge equipment can be arranged without being influenced by the excavation cross section. However, since tunnels excavated by the TBM method are relatively short distances, it is not always satisfactory in terms of material consumption efficiency and construction cost to manufacture long belt conveyors that cannot be shared with other constructions. The surplus of the long belt conveyor consumes wasted space even in a tunnel with a large cross-sectional area.
TBM工法といった比較的小断面の坑道からズリなどのズリを排出する技術については、例えば、特開2002−129888号公報(特許文献1)および特開2003−227294号公報(特許文献2)に開示されている。特許文献1では、TBM内にベルトコンベアを設けてTBM外部にズリを搬出する点については開示するものの、坑道の内部に蓄積されたズリをどのようにして効率よく排出させるか、については何ら開示するものではない。また、特許文献2では、異形断面掘削のためのTBMにおけるズリ出し装置が開示されており、ズリ排出用の第1のベルトコンベアと、第1のベルトコンベアにより集められたズリを水平に搬出する第2のベルトコンベアとを備え、面板外で発生するズリを効率よく排出することができるズリ出し装置が開示されているものの、TBMの掘進の進行に伴ってベルトコンベアによるズリの坑道外への搬出については、何ら開示するものではない。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、TBM工法により排出されるズリを、TBM発進基地といったホイルローダやダンプトラックが作業可能な大面積坑道にまで効率的に搬送することを可能とする初期掘進用ズリ排出システムおよびズリ排出方法に関する。すなわち、本発明では、先進導坑といった比較的小断面積の坑道内に重機を導入したり長尺ベルトコンベアを構築したりするのではなく、TBMの前進に対応して汎用の短尺ベルトコンベアを、大断面積坑道の排出位置において上下に互いに重合するように配置する。支持部材には、短尺ベルトコンベアの前部に係合して支持部材の移動に伴い短尺ベルトコンベアを牽引する牽引ビームが形成されている。牽引ビームは、短尺ベルトコンベアの前部を牽引して、短尺ベルトコンベアから構成される短尺ベルトコンベア列を形成し、TBMの前進に応じて短尺ベルトコンベア列が延長される。また、最後尾ベルトコンベアには、コンベア送出部材が配設されていて、次に延設するベルトコンベアが移動可能に載置されている。載置ベルトコンベアは、前段の短尺ベルトコンベアがTBMの前進に伴って移動するにつれて最後尾ベルトコンベア上から引出され、最後尾ベルトコンベアの運搬ベルト上にズリを落下させる。落下したズリは、最後尾ベルトコンベア上に落下し、最後尾ベルトコンベアからNATM工法などにより拡径された坑道に堆積される。堆積されたズリは、ホイルローダなどを使用してダンプトラックに積載され、坑外へと搬出される。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and efficiently transports the gap discharged by the TBM method to a large-area tunnel where a wheel loader or dump truck such as a TBM starting base can work. The present invention relates to a gap discharge system and a gap discharge method for initial excavation. That is, in the present invention, instead of introducing heavy machinery or constructing a long belt conveyor in a tunnel having a relatively small cross-sectional area such as an advanced guide shaft, a general-purpose short belt conveyor corresponding to the advance of the TBM is provided. In the discharge position of the large cross-sectional area tunnel, they are arranged so as to overlap each other vertically. The support member is formed with a pulling beam that engages with the front portion of the short belt conveyor and pulls the short belt conveyor as the support member moves. The pulling beam pulls the front portion of the short belt conveyor to form a short belt conveyor row composed of the short belt conveyors, and the short belt conveyor row is extended as the TBM advances. Further, the last belt conveyor is provided with a conveyor feeding member, and a belt conveyor to be extended next is movably mounted thereon. The loading belt conveyor is pulled out from the last belt conveyor as the preceding short belt conveyor moves as the TBM moves forward, and drops the slip onto the conveying belt of the last belt conveyor. The fallen gap falls on the last belt conveyor and is deposited on the mine shaft whose diameter has been expanded by the NATM method or the like from the last belt conveyor. The accumulated deposit is loaded on a dump truck using a wheel loader or the like and carried out of the mine.
すなわち、本発明によれば、
坑道の内部からズリを排出するズリ排出システムであって、
コンベアローダに牽引されるベルトコンベアと、
載置ベルトコンベアを載置し、前記載置ベルトコンベアを送出するためのコンベア送出部材を備えたベルトコンベアと、
前記コンベアローダの移動に伴って前記載置ベルトコンベアを連動させるベルトコンベア列と
から形成される搬送ラインを含む、ズリ排出システムが提供される。
That is, according to the present invention,
A slip discharge system for discharging slip from the inside of a tunnel,
A belt conveyor pulled by a conveyor loader;
A belt conveyor provided with a conveyor delivery member for placing the placement belt conveyor and delivering the placement belt conveyor;
A slip discharge system is provided that includes a conveyance line formed by a belt conveyor row that interlocks the placement belt conveyor as the conveyor loader moves.
本発明の請求項2の発明によれば、前記ベルトコンベア列を前記坑道に沿った移動路に沿って移動させるように複数の前記ベルトコンベアを連結する支保部材を備える、ズリ排出システムが提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a slip discharge system comprising a support member that connects the plurality of belt conveyors so as to move the belt conveyor row along a movement path along the mine shaft. The
本発明の請求項3の発明によれば、前記坑道は、TBMにより掘削された先進導坑であり、前記コンベアローダは、前記TBMの前進と共に前進し、前記TBMによるズリを前記コンベアローダに牽引されるベルトコンベアに落下させる連続ベルトコンベアを備える、ズリ排出システムが提供される。 According to a third aspect of the present invention, the mine shaft is an advanced guiding shaft excavated by TBM, and the conveyor loader moves forward with advancement of the TBM, and pulls the slippage due to the TBM to the conveyor loader. A slip discharge system is provided comprising a continuous belt conveyor that drops onto a belt conveyor.
本発明の請求項4の発明によれば、坑道の内部からズリを排出するズリ排出方法であって、
コンベアローダにより牽引されるベルトコンベアに、コンベア送出部材を備えたベルトコンベアから載置ベルトコンベアを支保部材に係合してベルトコンベア列を形成する工程と、
前記コンベアローダの移動に連動して前記載置ベルトコンベアを移動させ、前記ベルトコンベア列による搬送ラインを延長する工程とを含む、ズリ排出方法が提供される。
According to invention of Claim 4 of this invention, it is a slip discharge method which discharges a slip from the inside of a tunnel,
A step of forming a belt conveyor row by engaging a mounting belt conveyor with a support member from a belt conveyor provided with a conveyor sending member to a belt conveyor pulled by a conveyor loader;
And a step of moving the placing belt conveyor in conjunction with the movement of the conveyor loader and extending a conveying line by the belt conveyor row.
本発明の請求項5の発明によれば、前記ベルトコンベア列を形成する工程は、前記載置ベルトコンベアの前部の上側に前記ベルトコンベア列を構成するベルトコンベアの後部が空間的に重畳するように支持する工程を含む、ズリ排出方法が提供される。 According to the invention of claim 5 of the present invention, in the step of forming the belt conveyor row, the rear portion of the belt conveyor constituting the belt conveyor row is spatially superimposed on the upper side of the front portion of the placing belt conveyor. A method for discharging the slip is provided, which includes a step of supporting as described above.
本発明の請求項6の発明によれば、前記コンベア送出部材の上に次に前記ベルトコンベア列を延長するための載置ベルトコンベアを配置する工程を含むズリ排出方法が提供される。 According to invention of Claim 6 of this invention, the slip discharge method including the process of arrange | positioning the mounting belt conveyor for extending the said belt conveyor row | line | column next on the said conveyor delivery member is provided.
本発明によれば、比較的小断面の掘進坑道から作業効率良く、かつコスト効率よくズリを排出することを可能とする初期ズリ排出システムおよび初期ズリ排出方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an initial gap discharge system and an initial gap discharge method that can discharge gaps efficiently and cost-effectively from a tunnel with a relatively small cross section.
図1は、TBM工法などにより構築される先進導坑の切羽付近の断面を示す。先進導坑10は、概ね3〜4mの掘削断面を有しており、その切羽付近では、図1(a)に示すように、無限軌道駆動、タイヤなどの移動機構を備える車両12により移動されるコンベアローダ14が短尺ベルトコンベア列を先導しており、コンベアローダ14は、レールまたは支保工などに必要な資材を搭載している。コンベアロータ14は、連続ベルトコンベア16を搭載しており、連続ベルトコンベア16は、カッターヘッドにより掘削されたズリを後方へと搬出する。また、コンベアローダ14は、レール18上を移動可能に載置されていて、TBMの前進に伴い車両12の移動に伴って移動して行き、ズリの排出を行っている。図1(b)は、コンベアローダ14の後部における連続ベルトコンベア16の最後部と、最前部に配置される短尺ベルトコンベア20の最前部との配置を示した図である。本発明では、ズリとは、掘削された岩盤および掘削された土質層のいずれか一方または両方を含む地山破砕物であって、掘進の進行に伴って坑道外に排出される排出物のことを意味する。
FIG. 1 shows a cross section in the vicinity of a face of an advanced guide shaft constructed by a TBM method or the like. The
コンベアローダ14の最後部には、連続ベルトコンベア16を駆動するための駆動装置22が設けられており、連続ベルトコンベア16に空間的に上下して重合する配置で、短尺ベルトコンベア20の最前部が配設されている。短尺ベルトコンベア20の前部は、コンベアローダ14の後部に連結され、さらに短尺ベルトコンベア20の後部と、後続する短尺ベルトコンベア24の前部とが空間的に上下に重合する配置で支保部材26に係合されている。連続ベルトコンベア16は、隣接した短尺ベルトコンベア上にズリを落下させていると共に、コンベアローダ14の移動に伴って、短尺ベルトコンベア24から開始する短尺ベルトコンベア列28の連れ動きを可能としている。
A
図2は、本発明に使用する支保部材26を示した正面図である。支保部材26は、支保柱26aと、レール18に沿って延びたフレーム26bと、支保柱26aを補強する補強部材(図示せず)とを備えている。フレーム26bには、車輪26cが取り付けられていて、車輪26cは、支保部材26をレール18上に可動に載置している。フレーム26bは、レール18の幅方向に延びた上部牽引ビーム26dおよび下部牽引ビーム26eといった牽引部材により連結されている。図2には、短尺ベルトコンベア20と24とが破線で示されていて、それぞれ紙面垂直方向に延長されている。各牽引ビーム26d、26eは、横ぶれ防止部材26fを備えており、横ぶれ防止部材26fは、それぞれ短尺ベルトコンベアが振動などにより落下しないようにLアングルなどを使用して形成され、各牽引ビーム26e、26dに溶接などにより固定されている。
FIG. 2 is a front view showing the
図3は、コンベアローダ14と最後尾ベルトコンベア(図示せず)との間に延びた短尺ベルトコンベア列28の実施の形態を示した図である。図2(a)が坑道の断面図であり、図(b)が坑道の側面図を示す。図3(a)に示すように、先進導坑10の内部では、短尺ベルトコンベアが連なって形成された短尺ベルトコンベア列28は、坑道の脇に配置されている。短尺ベルトコンベア列28は、支保部材26により連結され、その領域では、作業者30が床面32に立って、余裕をもって作業を行うことができる空間が確保されている。なお、本発明では、短尺ベルトコンベア列28は、載置ベルトコンベア44をコンベアローダ14の前進に対応して移動させることができる限り、レールに沿った移動を可能にする程度にフレキシビリティをもって連結された複数のベルトコンベアを含む列を意味する。
FIG. 3 is a view showing an embodiment of a short
図3(b)は、短尺ベルトコンベア列28の実施の形態を示す。短尺ベルトコンベア列28に含まれる短尺ベルトコンベア34の前部は、その下側にコンベアフレームなどで形成された突出部34aを備えており、突出部が、支保部材26の下部牽引ビーム26eに係合して短尺ベルトコンベア34を牽引する。また、短尺ベルトコンベアの後部は、同様にコンベアフレームに形成された突出部34bを備えており、他の支保部材の上部牽引ビームに係合する。本発明では、突出部34bは、短尺ベルトコンベアとは別に製造することもできるが、本発明では、短尺ベルトコンベア34を駆動するための駆動モータを収容する突出部、または端部ローラを収容する突出部のいずれかを使用することが好ましい。
FIG. 3B shows an embodiment of the short
図4は、本発明の短尺ベルトコンベア列28の最後尾の構成を示した図である。最後尾ベルトコンベア36は、支持構造体38により後部が保持されていて、最後尾からズリ40を落下させている。最後尾ベルトコンベア36のコンベアフレームの上部には、コンベア送出部材42が、搬送ベルトの運動を妨げない位置で左右両端に、溶接またはボルト止めなどにより取付けられている。コンベア送出部材42は、本発明では、レールの端材や、鋼板などを用いてLアングルなどとして形成することができるが、ローラおよび横ずれ規制アングルを備えた着脱自在なモジュールとして最後尾ベルトコンベアに必要に応じて装着することもできる。また、コンベア送出部材42の上には、載置ベルトコンベア44が送り出し自在に載置されている。本発明では、載置ベルトコンベア44の運動を容易にするため、コンベア送部材42に回転ローラを設けて載置ベルトコンベア44を配置することもできるし、鋼板から簡易的に形成する場合には、潤滑油またはグリースなどの潤滑成分をコンベア送出部材42の当接部に塗布することもできる。
FIG. 4 is a view showing the rearmost configuration of the short
載置ベルトコンベア44の前部44aは、支保部材26の下側牽引ビーム26eに係合しており、支保部材26がTBMの掘進に伴って前進するにつれて支保部材26と共に紙面左手側へと移動する。それに伴って、載置ベルトコンベア44がコンベア送出部材42の上側で移動して行き、ズリの搬送ラインを延長する。載置ベルトコンベア44の後部44bが、コンベア送出部材42の所定の位置まで移動すると、新たな載置ベルトコンベアと、直前まで載置ベルトコンベアであった短尺ベルトコンベア46とを牽引可能に配置する。
The
図5は、短尺ベルトコンベア46と載置ベルトコンベア44とを牽引可能に配置する実施の形態を示した図である。載置ベルトコンベア44は、多くの場合、先進坑道の坑口48の直後に敷設される。このため、坑口48に予めクレーン50を設置しておき、短尺ベルトコンベア46の後部をクレーン50で吊り上げ、レール18との間に支保部材26を挿入して、短尺ベルトコンベア46の後部を支保部材26の上部牽引ビーム26dに係合させる。また、別のクレーン52を使用して、載置ベルトコンベア44の前部44aを支保部材26の上部牽引ビーム26dに係合させながらコンベア送出部材42上に載置する。
FIG. 5 is a view showing an embodiment in which the
その後、コンベアローダ14が前進すると載置ベルトコンベア44が送り出され、連続的に搬送ラインが延長される。上述した方法によりTBMの掘進の進行に伴い短尺ベルトコンベアによる搬送ラインがスムーズに延長でき、またそのために用いられる大がかりな部材または装置が必要とされず、低コスト、かつ効率的に先進導坑などの比較的小断面の坑道から排出されるズリを排出することができる。
Thereafter, when the
これまで、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明して来たが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明のTBM工法による先進導坑からのズリ排出にばかりではなく、重機によるズリの直接搬出が困難な比較的小断面の坑道からズリを排出するためにも使用することができる。さらに、本発明において開示した実施の形態以外にも、当業者の技術常識により想到される別の実施の形態、部材の変更、および寸法、材質などについては、本発明の作用効果を奏する範囲において、当業者の想到することができる範囲において適宜変更することができる。 So far, the present invention has been described with the embodiment shown in the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the displacement from the advanced guide shaft by the TBM method of the present invention is not limited. It can be used not only for discharging, but also for discharging the gap from a tunnel having a relatively small cross section where it is difficult to carry out the gap directly by heavy machinery. Furthermore, in addition to the embodiments disclosed in the present invention, other embodiments, changes in members, dimensions, materials, and the like that are conceived by the common general knowledge of those skilled in the art are within the scope of the effects of the present invention. However, it can be appropriately changed within a range that can be conceived by those skilled in the art.
本発明は、上述したように、TBM工法などにより構築される比較的小断面の坑道を通してズリを排出する高効率のシステムおよび方法を提供することができ、TBM工法を含むトンネル掘削の効率を著しく改善することができる優れた発明である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention can provide a highly efficient system and method for discharging a gap through a tunnel having a relatively small cross section constructed by a TBM method or the like, and significantly improves the efficiency of tunnel excavation including the TBM method. It is an excellent invention that can be improved.
10…先進導坑
12…車両
14…コンベアローダ
16…連続ベルトコンベア
18…レール
20…短尺ベルトコンベア
22…駆動装置
24…短尺ベルトコンベア
26…支保部材
26a…支保柱
26b…フレーム
26c…車輪
26d…上部牽引ビーム
26e…下部牽引ビーム
26f…横ぶれ防止部材
28…短尺ベルトコンベア列
30…作業者
32…床面
34…短尺ベルトコンベア
34a、34b…突出部
36…最後尾ベルトコンベア
38…支持構造体
40…ズリ
42…コンベア送出部材
44…載置ベルトコンベア
44a…前部
44b…後部
46…短尺ベルトコンベア
48…坑口
50…クレーン
52…クレーン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
コンベアローダに牽引される短尺ベルトコンベアと、
前記短尺ベルトコンベアに牽引される載置ベルトコンベアと、
坑口に設置され、前記載置ベルトコンベアを載置し、前記載置ベルトコンベアを送出するためのコンベア送出部材を備えた最後尾ベルトコンベアと
から形成され、前記コンベアローダの移動に伴って前記載置ベルトコンベアを該コンベアローダの移動方向に移動させることにより延長される搬送ラインを含み、
前記搬送ラインは、前記コンベア送出部材の上に新たな載置ベルトコンベアを配置することにより前記移動方向に延ばされる、ズリ排出システム。 A slip discharge system for discharging slip from the inside of a tunnel,
A short belt conveyor towed by a conveyor loader;
A placing belt conveyor pulled by the short belt conveyor;
Is installed in the wellhead, placed the deposit belt conveyor, is formed from the last belt conveyor provided with a conveyor delivery member for delivering the placement belt conveyor, wherein before with the movement of the conveyor loader the location belt conveyor saw including a conveyance line that is extended by moving the moving direction of the conveyor loader,
The slip discharge system, wherein the transport line is extended in the moving direction by arranging a new placement belt conveyor on the conveyor delivery member .
コンベアローダにより牽引される短尺ベルトコンベアに、坑口に設置され、コンベア送出部材を備えた最後尾ベルトコンベアから載置ベルトコンベアを支保部材に係合してベルトコンベア列を形成する工程と、
前記コンベアローダの移動に伴って前記載置ベルトコンベアを該コンベアローダの移動方向に移動させ、前記ベルトコンベア列による搬送ラインを延長する工程と、
前記コンベア送出部材の上に次に前記ベルトコンベア列を延長するための載置ベルトコンベアを配置する工程とを含む、ズリ排出方法。 A slip discharge method for discharging slip from the inside of a tunnel,
A short belt conveyor which is driven by a conveyor loader is installed in the wellhead, the step of engaging the end belt conveyor provided with a conveyor delivery member a deposit belt conveyor支保member to form a belt conveyor train,
A step of said said placing belt conveyor before with the movement of the conveyor loader is moved in the moving direction of the conveyor loader, extending the transfer line by the belt conveyor train,
Disposing a mounting belt conveyor for extending the belt conveyor row next on the conveyor delivery member .
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