JP4284731B2

JP4284731B2 - トンネル掘削機

Info

Publication number: JP4284731B2
Application number: JP02242299A
Authority: JP
Inventors: 俊明上原; 孝信三木; 智文石野
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2019-01-29
Also published as: JP2000220383A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーブ施工に対応し且つコンベヤ設備の小型化を図ったトンネル掘削機の土砂搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、トンネル掘削機は、掘削機本体ａに設けられたカッタｂにより切羽ｃを掘削しつつ掘削機本体ａを前進させることにより、その後方にトンネルｄを形成するものである。上記掘削機本体ａには、掘削土砂を後方へ搬送する土砂搬送装置として、第１コンベヤｅが設けられている。また、掘削機本体ａの後方には、第１コンベヤｅから放荷された掘削土砂を坑外へ搬送するため、第２コンベヤｆが配置されている。従来、掘削機本体ａに設けられる第１コンベヤｅは、切羽ｃから第２コンベヤｆまで一体的に形成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、切羽ｃから第２コンベヤｆ間を１台の第１コンベヤｅで充当すると、コンベヤ長が長くなるため取り扱いが困難となる。すなわち、第１コンベヤｅの組み立て、解体又はメンテナンス等の作業性が悪化する。また、トンネルｄをカーブ施工する場合には、長い第１コンベヤｅがトンネル側面に干渉しないように、第１コンベヤｅの途中に屈曲機構を設けて干渉を避ける必要がある。
【０００４】
他方、第１コンベヤｅの容量は切羽ｃの崩落などにより掘削土砂量が定常時よりも急激に大きくなる場合があるため、掘削機本体ａの定常時の土砂量よりも多少大きめに設定されており、第２コンベヤｆの容量も第１コンベヤｅの容量に合わせて定常時の土砂量よりも大きめに設定している。しかし、このように第２コンベヤｆの容量を大きくすることは、第２コンベヤｆがトンネルの長手方向に沿って坑外まで長く配置されることを鑑みれば、過剰装備に近く好ましくない。
【０００５】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、カーブ施工に対応でき且つコンベヤ設備の小型化を図れるトンネル掘削機の土砂搬送装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るトンネル掘削機は、掘削機本体を前部本体と後部本体とに分割すると共に、土砂搬送用のコンベヤも前部コンベヤと後部コンベヤとに分割し、上記前部本体は、トンネル内を前進または後進するためのクローラと、径方向にそれぞれ移動自在に取り付けられた上部支保板及び側部支保板と、切羽を掘削する回転カッタ及びトリミングカッタとを有し、上記後部本体は、クローラを有し、上記前部本体に上記前部コンベヤを取り付け、上記後部本体に上記後部コンベヤを取り付け、上記後部本体に、前部コンベヤから搬送される土砂を所定量貯留して前部コンベヤの土砂量の増減変動を平均化し、所定の定量ずつ後部コンベヤに受け渡すホッパを設け、上記前部本体と後部本体との間にそれらの屈曲を許容する屈曲手段を設けたものである。
【０００７】
本発明によれば、コンベヤを前後に分割したので、それら前部コンベヤおよび後部コンベヤの夫々の大きさが小さくなり、取り扱いが容易となる。また、前部コンベヤを前部本体に設けると共に後部コンベヤを後部本体に設けたので、カーブ施工時に前部本体と後部本体とを屈曲させると、前部本体の前部コンベヤと後部本体の後部コンベヤとが切り離された状態で相対的に屈曲し、従来コンベヤに設ける必要があった屈曲機構が不要となる。
【０００８】
また、後部本体に、前部コンベヤから搬送される土砂を所定量貯留して前部コンベヤの土砂量の増減変動を平均化し、所定の定量ずつ後部コンベヤに受け渡すホッパを設けたので、前部コンベヤからの掘削土砂が一旦ホッパでストレージされた後に後部コンベヤに供給されることとなり、後部コンベヤに供給される土砂量が前部コンベヤの土砂量の増減に拘らず平均化される。よって、後部コンベヤの容量を前部コンベヤの容量よりも小さくでき、コンベヤ設備の小型化が図れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１０】
図１(a) は本実施形態に係る土砂搬送装置を備えたトンネル掘削機の平面図、図１(b) は上記トンネル掘削機の側面図である。
【００１１】
図示するように、このトンネル掘削機１は、炭鉱において石炭が混ざった地山を掘進するものであり、掘削機本体が前部本体２と後部本体３とに分割されていると共に、土砂搬送用のコンベヤも前部コンベヤ４と後部コンベヤ５に分割されている。そして、前部本体２には前部コンベヤ４を取り付けられ、後部本体３には後部コンベヤ５が取り付けられている。
【００１２】
前部本体２には、トンネル内を前進または後進するための左右一対のクローラ６が設けられていると共に、上部支保板７および側部支保板８が、それぞれリンク機構９、１０およびシリンダ１１、１２を介して径方向に移動自在に取り付けられている。上部支保板７は上部トリミングカッタ１３（後述する）の掘削域に合わせて平板状に形成されており、側部支保板８は回転カッタ１４（後述する）の掘削域に合わせて円弧板状に形成されている。
【００１３】
回転カッタ１４は、前部本体２の前部に水平方向に所定間隔を隔てて２個設けられている。各回転カッタ１４は、前部本体２に設けられた支持ブロック１５に軸支された回転軸１６と、回転軸１６の先端部に周方向に等間隔を隔てて取り付けられたカッタスポーク１７とを有しており、図示しないモータおよび同期機構によって各カッタスポーク１７が噛み合うように相互に逆回転する。
【００１４】
上部および下部トリミングカッタ１３、１８は、それぞれ各回転カッタ１４、１４の中間部の上下に配置されている。各トリミングカッタ１３、１８は、それぞれ円柱状の回転体１９と、回転体１９の表面に両端部から中央部へ相互に逆螺旋状に形成されたフライト２０とを有しており、回転カッタ１４、１４の未掘削域を掘削すると共に掘削土砂を中央部へ集土する。上部および下部トリミングカッタ１３、１８は、それぞれリンク機構２１、２２を介して前部本体２に昇降自在に取り付けられており、シリンダ２３、２４によって昇降される。
【００１５】
上記回転カッタ１４、上部および下部トリミングカッタ１３、１８によれば、断面が陸上トラック型のトンネルを掘削できる。これらカッタ１３、１４、１８によって掘削された土砂は、前部本体２に設けられた前部コンベヤ４によって後方に搬送される。前部コンベヤ４は、下部トリミングカッタ１８の後方に配置された集土板２５の中央部に開口された排土口に、接続されている。
【００１６】
前部コンベヤ４は、トンネルの長手方向に沿って配置された樋部材２６と、実質的に土砂を搬送するパドル２７と、各パドル２７を繋ぐ無端チェーン２８とを有し、所謂チェーンコンベヤからなる。前部コンベヤ４の断面を図４に示す。図示するように、樋部材２６の底板部２９の上下には、パドル２７が係合する溝部３０が長手方向に沿って形成されており、各パドル２７が無端チェーン２８によって繋がれている。図４中、上側のパドル２７がキャリヤ側となり、下側のパドル２７がリターン側となる。
【００１７】
樋部材２６は、集土板２５の排土口から後方に延出された下部水平部２６ａと、下部水平部２６ａから斜め上方に延出された傾斜部２６ｂと、傾斜部２６ｂから後方に延出された上部水平部２６ｃとからなり、前部本体２に取り付けられている。上記パドル２７は、無端チェーン２８が図示しない駆動手段により循環されることによって樋部材２６内を循環され、集土板２５の中央部に開口された排土口から取り込まれた土砂を後方に搬送し、後部本体３に設けられたホッパ３１に土砂を放荷する。
【００１８】
ホッパ３１が設けられる後部本体３は、幅方向の左右に配置されたシリンダ３２、３２を介して前部本体２に接続されている。図１の状態から各シリンダ３２、３２を等しく伸長させると図２に示すように前部本体２と後部本体３とが離間し、各シリンダ３２、３２の伸長量を異ならせると図３に示すように前部本体２と後部本体３とが屈曲する。すなわち、これらシリンダ３２、３２が、特許請求範囲に記載された屈曲手段を構成する。
【００１９】
後部本体３には、前部本体と同様に左右一対のクローラ３３が設けられていると共に、前部本体２の上面に載置される載置板部３４が設けられている。載置板部３４は、シリンダ３２、３２の伸縮に伴って前部本体２の上面をスライドする。載置板部３４には、公知のボルト打設装置３５が設けられている。ボルト打設装置３５は、トンネルの天盤部を保持すべく、天盤部にロックボルトを打ち込むものである。
【００２０】
後部本体３には、前部コンベヤ４から搬送された土砂を所定量貯留して後部コンベヤ５に定量受け渡すホッパ３１が設けられている。ホッパ３１のトンネル長手方向の長さは、図１に示すようにシリンダ３２を収縮させたときであっても、又は図２に示すようにシリンダ３２を伸長させたときであっても、前部コンベヤ４からの土砂を受けられる長さに設定されている。
【００２１】
また、ホッパ３１の左右側部には、図３に示すように前部本体２と後部本体３とを屈曲させたとき、前部コンベヤ４から放荷される土砂を受けるための受け部３６が取り付けられている。なお、ホッパ３１の幅を広く成形し、受け部３６を省略してもよい。要は、ホッパ３１は、前部本体２と後部本体３とを屈曲させて前部コンベヤ４が後部コンベヤ５に対して角度が付いたときであっても、前部コンベヤ４から放荷される土砂を受けられる形状であればよい。
【００２２】
後部コンベヤ５は、ホッパ３１の下方に位置して後部本体３に取り付けられる。後部コンベヤ５の構造は、前部コンベヤ４と同様であるので説明を省略する。後部コンベヤ５には、ホッパ３１に貯留された土砂が所定の定量づつ供給される。後部コンベヤ５の容量は、前部コンベヤ４の容量よりも小さく設定されている。また、後部本体３の後方には、後部コンベヤ５から放荷された土砂を坑外へ搬送するため、別のコンベヤ（図５の符号ｆ）が配置されている。別のコンベヤｆの容量は、後部コンベヤ５の容量と同等に設定されている。
【００２３】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００２４】
本実施形態によれば、図１に示すように、コンベヤを前後に分割したので、それら前部コンベヤ４および後部コンベヤ５の夫々の大きさが小さくなり、取り扱いが容易となる。逆をいえば、図５に示す従前のタイプでは、前部コンベヤ４と後部コンベヤ５とを一体とし、切羽ｃから上記別のコンベヤｆまでを１台の長いコンベヤｅで充当していたので、コンベヤ長が長くなってその組み立て、解体又はメンテナンス等の作業性が悪化していたのである。
【００２５】
また、本実施形態では、前部コンベヤ４を前部本体２に設けると共に後部コンベヤ５を後部本体３に設けたので、図３に示すようにカーブ施工時に前部本体２と後部本体３とを屈曲させた際、前部本体２の前部コンベヤ４と後部本体３の後部コンベヤ５とが空中で切り離された状態で相対的に屈曲し、従来コンベヤｅに設ける必要があった屈曲機構が不要となる。なお、前部コンベヤ４の後端部とホッパ３１とのずれは、受け部３６によって許容される。
【００２６】
また、後部本体３に前部コンベヤ４からの土砂を一旦所定量貯留するホッパ３１を設けたので、前部コンベヤ４からの掘削土砂が一旦ホッパ３１でストレージされた後に後部コンベヤ５に所定の定量ずつ供給されることになり、後部コンベヤ５に供給される土砂量が前部コンベヤ４の土砂量の増減変動に拘らず平均化される。よって、後部コンベヤ５の容量を前部コンベヤ４の容量より小さくでき、コンベヤ設備の小型化が図れる。
【００２７】
詳しくは、前部コンベヤ４の容量は、切羽の崩落などで掘削土砂量が定常時よりも急激に大きくなった場合等に対応すべく、各カッタ１３、１４、１８による通常時の掘削土砂量よりも多少大きめに設定する必要がある。他方、後部コンベヤ５の容量は、上述のように増加した土砂量はホッパ３１にストレージされ、ホッパ３１から所定の定量ずつ後部コンベヤ５に供給されるため、上記通常時の掘削土砂量に合わせて設定できる。
【００２８】
また、後部コンベヤ５の後方に配置された別のコンベヤｆ（図５参照）の容量も、後部コンベヤ５と同様に上記通常時の掘削土砂量に合わせて設定できる。よって、後部コンベヤ５の容量およびその後方の別のコンベヤｆの容量を、前部コンベヤ４の容量より小さくでき、コンベヤ設備の小型化が図れるのである。
【００２９】
逆をいえば、前部コンベヤ４と後部コンベヤ５とを一体としていた従前の図５に示すタイプでは、その一体コンベヤｅ全体の容量を切羽崩落時などの場合に増加した土砂量に対応させる必要があり、さらに当該一体コンベヤｅの後方に配置される別のコンベヤｆの容量もそれに合わせた容量とする必要があるため、全体的にコンベヤの容量が大きくならざるを得なかったのである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るトンネル掘削機の土砂搬送装置によれば、カーブ施工に対応でき且つコンベヤ設備の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す土砂搬送装置を備えたトンネル掘削機の説明図であり、図１(a) は平面図、図１(b) は側面図である。
【図２】上記トンネル掘削機の直進時を示す平面図である。
【図３】上記トンネル掘削機のカーブ時を示す平面図である。
【図４】コンベヤの断面図である。
【図５】従来例を示す土砂搬送装置を備えたトンネル掘削機の概要図である。
【符号の説明】
１トンネル掘削機
２前部本体
３後部本体
４前部コンベヤ
５後部コンベヤ
３１ホッパ
３２屈曲手段

Claims

掘削機本体を前部本体と後部本体とに分割すると共に、土砂搬送用のコンベヤも前部コンベヤと後部コンベヤとに分割し、上記前部本体は、トンネル内を前進または後進するためのクローラと、径方向にそれぞれ移動自在に取り付けられた上部支保板及び側部支保板と、切羽を掘削する回転カッタ及びトリミングカッタとを有し、上記後部本体は、クローラを有し、上記前部本体に上記前部コンベヤを取り付け、上記後部本体に上記後部コンベヤを取り付け、上記後部本体に、前部コンベヤから搬送される土砂を所定量貯留して前部コンベヤの土砂量の増減変動を平均化し、所定の定量ずつ後部コンベヤに受け渡すホッパを設け、上記前部本体と後部本体との間にそれらの屈曲を許容する屈曲手段を設けたことを特徴とするトンネル掘削機。
上記ホッパの左右側部には、前部本体と後部本体とを屈曲させたとき、前部コンベヤから放荷される土砂を受けるための受け部が取り付けられている請求項１記載のトンネル掘削機。