JP4176051B2 - ズリ積込み装置およびズリ積込み設備 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば掘削中のトンネルで、掘削土砂をコンベア装置により搬出する際に、トンネルの途中で掘削された土砂を、搬送経路途中でコンベヤ装置に積込むズリ積込み装置およびズリ積込み設備に関する。

ＮＡＴＭ工法は、山岳トンネルだけでなく、都市の地下トンネルにも採用されており、このＮＡＴＭ工法において掘削されたズリ（土砂）の搬出は、従来ダンプトラックによる搬送が一般的であったが、搬送の効率化や自動化、作業環境の改善のために、延伸式ベルトコンベヤ装置が採用されるようになってきている。

ところで、トンネル掘削において、トンネル先端の掘削部で発生する切羽ズリ以外にも、トンネル途中のインバート掘削部でトンネル底部を堀下げる掘削が行われており、ここでもズリが発生する。このため、延伸式ベルトコンベヤ装置の搬送途中でズリを積み込むことが可能であれば、より搬送効率を上げることができる。

このように搬送コンベヤの搬送経路途中で、ズリを追加投入するものとして、たとえば特許文献１に提案されるように、自走式車両にベルトコンベヤを組み込んだものや、特許文献２や３に提案されるように、搬送コンベヤのフレームに沿って走行移動自在に配置されるものがある。
特開２０００−３５６１００ 特開平９−５２６１１号公報 特開２００２−４７７７

しかしながら、特許文献１の自走式のものは、全体が大型となってトンネル内などの狭溢な空間では取扱いが難しい。また特許文献２，３の走行式のものは、たとえばコンベア装置がトンネル側壁に設置されている場合、側壁上部からコンベヤフレームに吊下げ部材が連結されて支持されていることが多く、この吊下げ部材が走行の障害となるため、設置できないという問題があった。

本発明は上記問題点を解決して、小型で取扱いが容易であり、また吊下げ支持されているような搬送コンベヤでも任意に設置できるズリ積込み装置およびズリ積込み設備を提供することを目的とする。

請求項１記載のズリ積込み装置は、作業車両に旋回自在で昇降自在に設けられた作業アームの先端部に着脱自在に支持されて、搬送コンベヤの搬送経路途中でズリを積み込むズリ積込み装置であって、前記作業アームの先端部に、上下方向の軸心周りに回動可能な水平回動装置を介してフレーム本体を設け、前記フレーム本体の上部にホッパーを設けるとともに、フレーム本体の下部に横長の整流排出口を設け、前記水平回動装置により整流排出口を、コンベヤ搬送方向に沿わせるように構成したものである。

請求項２記載のズリ積込み装置は、フレーム本体に、大径のズリを破砕する破砕機を設けたものである。
請求項３記載のズリ積込み装置は、整流排出口に、長さ方向の両側に沿ってズリを保持する左右一対の弾性ガイド板を設けたものである。

請求項４記載のズリ積込み装置は、ホッパーに加振機を取り付けたものである。
請求項５記載のズリ積込み設備は、請求項１乃至４の何れかに記載のズリ積込み装置の設置位置で搬送コンベヤの下部に、搬送コンベヤを下方から支持するコンベヤ支持具を設け、前記設置位置の搬送方向下流側の搬送コンベヤ上に、ズリを案内保持する左右一対の整流板を有するズリ整流装置を設置したものである。

請求項１記載の発明によれば、作業車両の作業アームに取り付けて使用し、搬送コンベヤが吊下げ部材に支持される場合であっても、作業車両の移動と作業アームの変位とにより、搬送経路の任意位置に設置することができる。また水平回動装置によりフレーム本体に対して作業アームを任意な方向に設定できるので、搬送経路に対して作業アームを狭角とすることで作業車両を搬送コンベヤに接近して配置することができる。これにより、狭溢なトンネル内での積込み作業であっても、作業車両による障害を最小に止めることができる。さらにこのように横長の整流排出口を搬送経路上に沿って配置することにより、落鉱がなく、搬送経路の中心を頂部として盛り上がった状態でズリを搬送することができる。したがって、小型で取扱いが容易で、壁面に片持ち状に取り付けられて吊下げ部材に支持される搬送コンベヤでも容易に適用することができる。

請求項２記載の発明によれば、大径の石塊やズリを所定以下に砕壊して搬送コンベヤに安定して積み込むことができ、搬送コンベヤの搬送をスムーズに行うことができる。
請求項３記載の発明によれば、搬送方向に沿って配置される横長の整流排出口に、弾性ガイド板を設けることにより、追加投入されたズリの盛り上がり状態を保持して崩落を防止しつつ搬送コンベヤ上でズリを安定搬送することができるとともに、ズリの投下衝撃による搬送ベルトなどの搬送部材の跳ね上がりを防止できる。

請求項４記載の発明によれば、加振機によりズリの滞留やブリッジ、閉塞を防止してズリをホッパーから整流排出口にスムーズに送り出すことができる。
請求項５記載の発明によれば、コンベヤ支持具により、搬送コンベヤに投下されるズリの荷重を効果的に支持できるとともに、ズリ積込み装置の下流側に配置された左右一対の整流板により、ズリの盛り上がり状態を保持して搬送コンベヤに追加投入されたズリをさらに安定して搬送することができる。

以下、本発明に係るズリ積込み設備の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図７〜図９に示すように、このズリ積込み設備は、トンネルＴの掘削途中で切羽を掘削したズリを搬出する搬送コンベヤ３の搬送経路途中で、底部を掘下げたインバートズリを積込むもので、第１作業車両（バックホー）４の作業アーム５に着脱自在に取り付けられて搬送コンベヤ３上に配置されるズリ積込み装置１と、搬送方向の下流側の搬送コンベヤ３上に架設されるズリ整流装置２と、ズリ積込み装置１の設置位置に着脱自在に配置されて搬送コンベヤ３を下方から支持するコンベヤ支持具９とで構成され、インバートズリは第２作業車両（油圧式ショベルカー）６により作業アーム７に設けられたバケット８を介してズリ積込み装置１に投入される。

第１作業車両４は、左右に配設されたクローラ４ａにより走行および換向自在な自走車台に、垂直軸心周りに旋回自在な旋回台４ｃが設けられ、この旋回台４ｃに操縦席４ｄと作業アーム５が設けられている。前記作業アーム５は、基端部が旋回台４ｃに水平軸心周りに上下回動自在に支持されたブーム部５ａと、ブームの先端部に水平軸心周りに折り曲げ自在に連結されたアーム部５ｂからなる２段折り曲げ式に構成されている。このアーム部５ｂの先端部には、図１，図２に示すように、ズリ積込み装置１を支持する支持フレーム１１が上下回動装置１６を介して上下回動自在に支持されている。前記上下回動装置１６は、アーム部５ｂの先端部に水平支軸１２を介して支持フレーム１１が上下回動自在に支持され、アーム部５ｂに設けられた起伏シリンダ１３のピストンロッド１３ａが中間レバー１４および連結ロッド１５を介して支持フレーム１１にピン連結され、支持フレーム１１を支持水平支軸１２を中心に上下に揺動させてズリ積込み装置１のピッチング角（上下揺動角）を調整することができる。

前記搬送コンベヤ３は、トンネルＴの掘削に応じて進展可能な延伸式で、トンネルＴの側壁にコンベヤフレーム３ａが片持ち支持されるとともに側壁上部から吊下支持材１０を介してコンベヤフレーム３ａが支持されている。これにより、トンネルＴの路盤の掘削に支障をきたすことなく、また高さ調整も不要になっている。このコンベヤフレーム３ａには、図３に示すように、搬送方向に一定間隔毎に配置された複数のガイドローラ３ｂ，３ｃと、これらガイドローラ３ｂ，３ｃに案内される搬送ベルト３ｄとを具備したベルトコンベヤで、上部の搬送往路側のガイドローラは、中央部の水平ローラ３ｂと両側の傾斜ローラ３ｃとで受け皿状に配置されて搬送ベルト３ｄが案内され、図示しない搬送駆動装置により搬送ベルト３ｄが移送される。

図１〜図４に示すように、ズリ積込み装置１は、前記支持フレーム１１に垂直軸心周りの回動角（ヨーイング角）調整用の水平回動装置２１を介して支持されたフレーム本体２２と、このフレーム本体２２に設けられてズリを一定以下の大きさに破砕する破砕機２３と、このフレーム本体２２の上部に設けられたホッパー２４と、ホッパー２４の下部に設けられた加振器２５と、フレーム本体２２の下部で横長の整流排出口２６を形成する整流排出部材２７とを具備している。

前記水平回動装置２１は、支持フレーム１１に設けられた上下方向軸３１に支持アーム３２を介してフレーム本体２２がα（図では約９０°）の範囲で回動自在に支持されている。そして、上下方向軸３１に取り付けられた駆動アーム３３に水平回動シリンダ３４のピストンロッドがピン連結され、水平回動シリンダ３４を伸縮することにより、上下方向軸３１を中心にフレーム本体２２を回動させることができる。

フレーム本体２２は、上下方向に開口された矩形箱形に形成され、破砕機２３は、左右一対の破砕軸３５が所定の破砕間隔をあけて前後の面板の軸受に貫設支持され、破砕軸３５の所定位置に複数の破砕刃３５ａが取り付けられている。また前記両破砕軸３５の後端部には、それぞれ破砕用回転駆動装置（油圧式または電動モータ）３６が連結されている。これにより、投入されたズリに含まれる石塊などを破砕刃３５ａの間隔以下に破砕することができる。

なお、この破砕機３５に替えて、一定の直径以上の大径ズリの通過を阻止するスクリーンと、阻止された大径ズリを外部に排出する開口とを設けても良い。
ホッパー２４は、上下段にわたる前面垂直面板２４ａと、下段の他の３面で上部外側から下部内側に傾斜されてフレーム本体２２の上開口部に接続された左右側面と後面の傾斜ガイド板２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと、上段で左側面の傾斜ガイド板２４ｂと、後面の傾斜ガイド板２４ｄから立ち上げられた垂直面板２４ｅ，２４ｆとで構成され、右側面の傾斜ガイド板２４ｃの上方と、前面垂直面板２４ａおよび直面板２４ｆの右側面側が傾斜辺で切り欠かれて上面から右側面側に及ぶ投入空間が拡開されている。

フレーム本体２２の下部には、後方に延びる整流排出口２６が設けられている。この整流排出口２６は、フレーム本体２２の開口部直下から搬送方向に沿って下流側に延びる横長に形成されており、フレーム本体２２の下部開口部の左右側辺に沿って後方に延びるように配置される支持板２７ａと、左右の整流支持板２７ａを互いに連結する連結部材２７ｂと、これら整流支持板２７ａからそれぞれ下方に延びて搬送ベルト３ｄに接近する硬質合成ゴム製の弾性ガイド板２７ｃとで整流排出部材２７が構成されている。そして前記弾性ガイド板２７ｃにより、フレーム本体２２の下部開口部から搬送ベルト３ｄ上に投下されたズリの衝撃で、搬送ベルト３ｄが跳ね上がるのを防止するとともに、中央部が盛り上がった状態のズリを両側から保持して崩落を防止し、搬送ベルト３ｄ上に安定させてスムーズに搬送するように構成される。

前記ズリ整流装置２は、左右別体で、それぞれ左右のコンベヤフレーム３ａ上設置される複数の支持脚体４１と、前後の支持脚体４１の上端部間を連結する連結フレーム４２と、この連結フレーム４２から搬送ベルト３ｄの表面または表面に接近して垂下された硬質合成ゴム製の弾性整流板４３とで構成され、整流排出部材２７の弾性ガイド板２７で整流されたズリをさらに保持してズリの崩落を防止し、ズリ搬送の安定を促進している。

前記コンベヤ支持具９は、コンベヤフレーム３ａと路盤との間に搬送方向に所定間隔をあけて配置される高さ調整具９ｂ付きの複数の門形フレーム９ａから構成されている。
上記構成において、搬送コンベヤ３の搬送経路途中で、路盤を掘削したインバートズリを搬送コンベヤ３に投入する場合には、第１作業車両４を積込み位置に移動させ、第１作業車両４の移動および旋回と、作業アーム５による昇降と、上下回動装置１６によるピッチング角、水平回動装置２１よるヨーイング角の調整により、第１作業車両４とズリ積込み装置１を任意位置に配置するとともに、ズリ積込み装置１の横長の整流排出口２６を搬送コンベヤ３の搬送ベルト３ｄ上に搬送方向に沿って配置する。同時に、ズリ積込み装置１の設置位置の搬送コンベヤ３下部に、コンベヤ支持具９を装填するとともに、ズリ積込み装置１の設置位置の下流側で搬送コンベヤ３上にズリ整流装置２を設置する。この時、トンネルＴの幅が狭い場合でも、水平回動装置２１によるヨーイング角の角調整により、作業アーム５と搬送コンベヤ３との成す角を狭角にすることで、第１作業車両を搬送コンベヤ３に接近して配置することができ、またトンネルＴ内の空間を有効利用することができる。

次に第２作業車両６のバケット８によりズリをホッパー２４に投入すると、ホッパー２４からフレーム本体２２内の破砕軸３５間を通って排出され、この時石塊等の大径ズリは破砕軸３５の破砕刃３５ａで破砕されて整流排出口２６に排出される。この整流排出口２６では、下端が搬送ベルト３ｄに接近するように搬送ベルト３ｄに沿って垂下された弾性ガイド板２７ｃにより、搬送ベルト３ｄの跳ね上がりが防止されてズリの飛跳ねや崩落が防止され、ズリは搬送ベルト３ｄの中心に沿って山脈状に連続して積み付けられるので、途中で追加されたズリを安定して搬送することができる。また搬送コンベヤ３の積込位置では、コンベヤ支持具９によりズリ投入時の荷重や衝撃が支持されて緩和されている。さらに積込位置の下流側で、ズリ整流装置２により搬送ベルト３ｄの表面または表面に接近して垂下された左右一対の弾性整流板４３により、ズリがさらに保持され崩落や搬送ベルト３ｄの跳ね上がりが防止される。

本発明に係るズリ積込み装置の実施の形態を示す側面部分断面図である。 同ズリ積込み装置の平面図である。 図２に示すＢ−Ｂ断面図である。 図１に示すＡ−Ａ断面図である。 同ズリ積込み装置を具備したズリ積み込み設備の側面図である。 図５に示すＣ−Ｃ断面図である。 同ズリ積み込み設備の全体平面図である。 同ズリ積み込み設備における第２作業車両の作業状態を示す横断面図である。 同ズリ積み込み設備における第１作業車両の作業状態を示す横断面図である。

符号の説明

Ｔ トンネル
１ ズリ積込み装置
２ ズリ整流装置
３ 搬送コンベヤ
３ｄ 搬送ベルト
４ 第１作業車両
４ｃ 旋回台
５ 作業アーム
６ 第２作業車両
８ バケット
９ コンベヤ支持具
１１ 支持フレーム
１２ 水平支軸
１６ 上下回動装置
２１ 水平回動装置
２２ フレーム本体
２３ 破砕機
２４ ホッパー
２５ 加振機
２６ 整流排出口
２７ 整流排出部材
２７ｃ 弾性ガイド板
３１ 上下方向軸
３４ 水平回動シリンダ
３５ 破砕軸
３５ａ 破砕刃
３６ 破砕用回転駆動装置
４３ 弾性整流板

Claims (5)

1. 作業車両に旋回自在で昇降自在に設けられた作業アームの先端部に着脱自在に支持されて、搬送コンベヤの搬送経路途中でズリを積み込むズリ積込み装置であって、
   前記作業アームの先端部に、上下方向の軸心周りに回動可能な水平回動装置を介してフレーム本体を設け、
   前記フレーム本体の上部にホッパーを設けるとともに、フレーム本体の下部に横長の整流排出口を設け、
   前記水平回動装置により整流排出口を、コンベヤ搬送方向に沿わせるように構成した
   ことを特徴とするズリ積込み装置。
2. フレーム本体に、大径のズリを破砕する破砕機を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載のズリ積込み装置。
3. 整流排出口に、長さ方向の両側に沿ってズリを保持する左右一対の弾性ガイド板を設けた
   ことを特徴とする請求項１または２記載のズリ積込み装置。
4. ホッパーに加振機を取り付けた
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のズリ積込み装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載のズリ積込み装置の設置位置で搬送コンベヤの下部に、搬送コンベヤを下方から支持するコンベヤ支持具を設け、
   前記設置位置の搬送方向下流側の搬送コンベヤ上に、ズリを案内保持する左右一対の整流板を有するズリ整流装置を設置した
   ことを特徴とするズリ積込み設備。
   

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