JP5570780B2 - Method of drilling natural ground and mud accelerator used therefor - Google Patents

Method of drilling natural ground and mud accelerator used therefor

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Description

本発明は、トンネル工事などにおいて穿孔ドリルを用いて地山に穿孔する穿孔方法、及び、かかる穿孔時に穿孔水に配合することで孔からの排泥を促進するための排泥促進剤に関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a drilling method for drilling a natural ground using a drill in tunnel construction and the like, and a drainage accelerator for promoting drainage from a hole by blending with drilling water during the drilling. is there.

一般にトンネル工事においては、地山に穿孔ドリルを使用してロックボルトやアンカーボルトの装着孔、火薬装填孔などを穿孔することが行われている(例えば、特許文献1,2参照)。   Generally, in tunnel construction, a drill hole is used to drill a mounting hole for a lock bolt or an anchor bolt, an explosive loading hole, or the like in a natural ground (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

その際、穿孔水として大量の水を使用し、その水圧でくり粉を排出しながら穿孔する方法が取られている。しかしながら、かかる従来の穿孔方法では、穿孔水の水量が多いため、孔壁の剥落や、地山が緩みやすいなどの問題がある。また、特に、粘土鉱物を多く含む粘性地山では、穿孔ドリルの先端に取り付けられる穿孔ビットへのくり粉の付着が多くなり、またその粘性により除去しにくいため、穿孔効率に劣り、穿孔水量が更に増大する傾向にある。   At that time, a method is used in which a large amount of water is used as the perforated water, and the perforated water is discharged while discharging the dust with the water pressure. However, such a conventional drilling method has a problem that the hole wall is peeled off and the natural ground is liable to loosen because the amount of drilled water is large. In particular, in clayey grounds that contain a lot of clay minerals, the amount of drill powder attached to the drill bit attached to the tip of the drill drill increases and is difficult to remove due to its viscosity. It tends to increase further.

特許文献1には、トンネル工事における長尺鋼管フォアパイリング工法において、穿孔水として天然高分子物質、半合成高分子物質又は合成高分子物質を配合した水溶液を用いて穿孔することが提案されている。この穿孔技術において、穿孔水に配合される高分子物質は、孔壁にぶつかると同時にくり粉と衝突して混合され、孔壁表面に付着することで、地山への水の侵入を抑制して、地山の緩みを抑えるものである。そのため、同文献で用いられている高分子物質は、一般に粘着剤ないし増粘剤として用いられるものであり、その粘着性により、くり粉を孔壁表面に付着させるものである。   Patent Document 1 proposes drilling using an aqueous solution containing a natural polymer material, semi-synthetic polymer material or synthetic polymer material as drilling water in a long steel pipe fore-piling method in tunnel construction. . In this drilling technology, the polymer material blended in the drilling water collides with the dust and simultaneously mixes with the dust, and adheres to the surface of the hole wall, thereby suppressing the intrusion of water into the ground. In order to reduce the looseness of natural ground. Therefore, the polymer substance used in the document is generally used as a pressure-sensitive adhesive or a thickener, and adheres the dust to the surface of the hole wall due to its adhesiveness.

特許文献2には、トンネル工事における穿孔に際し、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウムとヒドロキシプロピルメチルセルロースの混合物からなる起泡剤を用いて、穿孔水を泡状にし、これを掘削箇所に噴出しながら穿孔を行うことが提案されている。この穿孔技術では、気泡を用いて穿孔することにより、孔壁の脱落を抑えて安定した穿孔を可能にすることで、水の使用量を削減できるとされている。   In Patent Document 2, when drilling in tunnel construction, using a foaming agent made of a mixture of sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate and hydroxypropyl methylcellulose, the drilling water is made into a foam and drilled while jetting it to the excavation site. Has been proposed to do. In this perforation technique, it is said that the amount of water used can be reduced by perforating with air bubbles to suppress the fall of the hole wall and enable stable perforation.

これらの文献に開示の穿孔技術では、通常の地山に対しては穿孔水の減少ができるなどの効果が得られたとしても、くり粉の排出促進には繋がりにくいものである。特に、粘性地山においては、上記のような粘着剤ないし増粘剤として用いられる高分子物質を配合した穿孔水では、くり粉と混合されてできる泥水の粘度が上昇してしまい、よって、くり粉はかえって排出しにくくなってしまう。   In the drilling techniques disclosed in these documents, even if an effect such as reduction of drilled water can be obtained with respect to a normal ground, it is difficult to lead to the promotion of discharge of the dust. In particular, in viscous ground, in the drilling water containing the above-mentioned polymer material used as an adhesive or thickener, the viscosity of the muddy water that is mixed with the powder is increased. The powder is rather difficult to discharge.

特開2000−34881号公報JP 2000-34881 A 特開2009−102838号公報JP 2009-102838 A

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、くり粉の排出性を向上することでき、それにより穿孔効率を向上することができる排泥促進剤、及びそれを用いた地山の穿孔方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and it is possible to improve the discharging performance of the dust, thereby improving the drilling efficiency, and a method for drilling a natural ground using the same. The purpose is to provide.

本発明に係る排泥促進剤は、地山に穿孔する際に穿孔水に配合することで孔からの排泥を促進するための排泥促進剤であって、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩を含有するものである。 The mud accelerator according to the present invention is a mud accelerator for promoting mud from a hole by blending with drilling water when drilling in a natural ground, and a naphthalene sulfonic acid formalin condensate salt is added . It contains.

また、本発明に係る地山の穿孔方法は、穿孔ドリルを用いて地山に穿孔する穿孔方法であって、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩を含む排泥促進剤を穿孔水に配合し、配合した穿孔水を噴射しながら穿孔ドリルにより穿孔することを特徴とするものである。 Further, the method for drilling a natural ground according to the present invention is a method for drilling a natural ground using a drill, and blending a drainage accelerator containing naphthalenesulfonic acid formalin condensate salt into the drilled water, It is characterized by drilling with a drill drill while spraying the drilled water.

本発明によれば、上記排泥促進剤を含む穿孔液を用いて穿孔することにより、くり粉の流動性が向上し、くり粉の排出効率を向上することができる。そのため、穿孔スピードの向上や穿孔水の減量化が図られ、穿孔効率を向上することができる。   According to the present invention, by drilling using the drilling liquid containing the above-described mud accelerator, the fluidity of the powder can be improved and the efficiency of discharging the powder can be improved. Therefore, the drilling speed can be improved and the drilling water can be reduced, and the drilling efficiency can be improved.

穿孔方法の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the drilling method.

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。   Hereinafter, matters related to the implementation of the present invention will be described in detail.

本発明に係る排泥促進剤は、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、リグニンスルホン酸塩、及び、重量平均分子量500〜50,000のアクリル系重合物塩から選択される少なくとも1種を含有するものである(以下、これらをまとめて「A成分」ということがある)。これら化合物は、水中でのくり粉の分散性を向上させるアニオン系分散剤である。すなわち、くり粉粒子(粘性地山を対象とする場合は粘土粒子)のまわりに吸着し、そのイオン反発によって粒子の分散性を向上するものと考えられる。そのため、これらを穿孔水に配合して用いることにより、くり粉の流動性を向上することができ、よって、掘削された孔からのくり粉の排出性、即ち、排泥を促進することができる。   The mud accelerator according to the present invention contains at least one selected from a naphthalenesulfonic acid formalin condensate salt, a lignin sulfonate salt, and an acrylic polymer salt having a weight average molecular weight of 500 to 50,000. (Hereinafter, these may be collectively referred to as “component A”). These compounds are anionic dispersants that improve the dispersibility of the powder in water. That is, it is considered that the particles adsorb around the dust particles (or clay particles in the case of viscous ground) and improve the dispersibility of the particles by their ion repulsion. Therefore, by mixing these with drilled water, it is possible to improve the fluidity of the dust and thus promote the discharge of the dust from the excavated hole, that is, drainage. .

上記ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩としては、公知の製法に従って調製されたものを用いることができ、例えば、ナフタレンを濃硫酸、発煙硫酸等のスルホン化剤を用いてスルホン化した後、ホルムアルデヒドを用いた縮合反応工程を経て、アルカリ剤を用いて中和することにより得られる。   As the naphthalenesulfonic acid formalin condensate salt, those prepared in accordance with a known production method can be used. For example, after naphthalene is sulfonated using a sulfonating agent such as concentrated sulfuric acid or fuming sulfuric acid, formaldehyde is used. It is obtained by neutralizing with an alkali agent through a conventional condensation reaction step.

ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物の塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、モノ,ジ,トリエタノールアミン塩等のアルコールアミン塩など、各種の水溶性塩が挙げられる。この中でもアルカリ金属塩が好ましく、特に好ましくは、ナトリウム塩である。   The salt of naphthalenesulfonic acid formalin condensate includes alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts, alkaline earth metal salts such as calcium salts and magnesium salts, alcohol amines such as ammonium salts, mono-, di- and triethanolamine salts. Various water-soluble salts such as salts are included. Among these, an alkali metal salt is preferable, and a sodium salt is particularly preferable.

ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩は、くり粉の水中での分散性を向上できる限り、その分子量は特に限定されないが、好ましくは、重量平均分子量が1,000〜50,000のものを用いることであり、より好ましくは2,000〜20,000である。ここで、該重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定されるものである(標準物質:ポリスチレンスルホン酸ソーダ)。   The molecular weight of the naphthalene sulfonic acid formalin condensate salt is not particularly limited as long as the dispersibility of the powdered powder in water can be improved, but preferably a weight average molecular weight of 1,000 to 50,000 is used. Yes, more preferably from 2,000 to 20,000. Here, the weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (standard substance: polystyrene sulfonate soda).

このようなナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩としては、例えば、第一工業製薬株式会社製「ラベリンFHL」、「ラベリンAN−40」、「セルフロー120」などが市販されており、それらを使用することもできる。   As such naphthalene sulfonic acid formalin condensate salt, for example, “Labelin FHL”, “Labelin AN-40”, “Cellflow 120”, etc., manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. are commercially available. You can also.

上記リグニンスルホン酸塩としては、例えば、木材パルプ製造時に副生し得るものを用いることができる。リグニンスルホン酸の塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、モノ,ジ,トリエタノールアミン塩等のアルコールアミン塩などが挙げられる。この中でも、ナトリウム塩などのアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩が好ましく、これらの混合塩を用いてもよい。   As said lignin sulfonate, what can be byproduced at the time of wood pulp manufacture can be used, for example. Examples of lignin sulfonic acid salts include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts, alkaline earth metal salts such as calcium salts and magnesium salts, alcohol amine salts such as ammonium salts, mono-, di- and triethanolamine salts. Can be mentioned. Among these, alkali metal salts such as sodium salts, alkaline earth metal salts such as calcium salts and magnesium salts are preferable, and mixed salts thereof may be used.

このようなリグニンスルホン酸塩としては、例えば、日本製紙ケミカル株式会社製「バニオールODP」、「バニオールODL」、「バニオールNDP」、Borregagrd Industries Ltd.製「Ultrazine NA」などが市販されており、それらを使用することもできる。   As such lignin sulfonates, for example, “Vaniol ODP”, “Vaniol ODL”, “Vaniol NDP” manufactured by Nippon Paper Chemical Co., Ltd., “Ultrazine NA” manufactured by Borregagrd Industries Ltd., etc. are commercially available. Can also be used.

上記アクリル系重合物塩としては、重量平均分子量が500〜50,000であるものが用いられる。このような重量平均分子量を持つアクリル系重合物塩を用いることにより、くり粉の分散性を向上することができる。重量平均分子量が50,000を超えるものでは、水溶性高分子としての粘性を付与する効果が大きくなって、くり粉の分散性向上による排泥促進効果が得られなくなる。重量平均分子量はより好ましくは3,000〜20,000である。ここで、該重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定されるものである(標準物質:ポリエチレンオキサイド)。   As the acrylic polymer salt, those having a weight average molecular weight of 500 to 50,000 are used. By using an acrylic polymer salt having such a weight average molecular weight, the dispersibility of the powder can be improved. When the weight average molecular weight exceeds 50,000, the effect of imparting viscosity as a water-soluble polymer is increased, and the effect of promoting mud drainage due to improved dispersibility of the dust is not obtained. The weight average molecular weight is more preferably 3,000 to 20,000. Here, the weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (standard substance: polyethylene oxide).

本発明においてアクリル系重合物は、カルボキシル基を有する共重合性ビニル系単量体であるアクリル系単量体を用いて重合された重合体であり、かかるアクリル系単量体と他のビニル系単量体との共重合体であってもよい。アクリル系単量体としては、例えば、アクリル酸、α−クロロアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、シトラコン酸、メサコン酸などが挙げられ、これらはそれぞれ単独、または組み合わせて用いることができる。   In the present invention, the acrylic polymer is a polymer polymerized using an acrylic monomer which is a copolymerizable vinyl monomer having a carboxyl group, and the acrylic monomer and other vinyl monomers are polymerized. It may be a copolymer with a monomer. Examples of the acrylic monomer include acrylic acid, α-chloroacrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic anhydride, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, citraconic acid, and mesaconic acid. Each can be used alone or in combination.

アクリル系重合物の塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属、アンモニウム塩、モノ,ジ,トリエタノールアミン塩等のアルコールアミン塩などが挙げられる。   Examples of the salt of the acrylic polymer include alkali metal such as sodium salt and potassium salt, alcohol amine salt such as ammonium salt, mono-, di- and triethanolamine salt.

好ましいアクリル系重合物塩の具体例としては、ポリアクリル酸ナトリウムなどのポリアクリル酸塩、アクリル酸−メタクリル酸共重合体のナトリウム塩などのアクリル酸−メタクリル酸共重合体塩、スチレン−無水マレイン酸共重合体のアンモニウム塩、ナトリウム塩などのスチレン−無水マレイン酸共重合体塩などが挙げられる。   Specific examples of preferred acrylic polymer salts include polyacrylic acid salts such as sodium polyacrylate, acrylic acid-methacrylic acid copolymer salts such as sodium salt of acrylic acid-methacrylic acid copolymer, and styrene-anhydrous maleic acid. Examples thereof include styrene-maleic anhydride copolymer salts such as ammonium salts and sodium salts of acid copolymers.

本発明に係る排泥促進剤には、上記A成分とともに、B成分として無機塩を更に含有してもよい。無機塩を併用することで、くり粉の分散性を更に高めることができる。その理由は次のように考えられる。すなわち、くり粉に含まれる粘土鉱物は、層状をなしており、この層間に水を取り込むことで膨潤し粘性がでるが、無機塩を添加した場合、無機塩の金属イオンが粘土鉱物の金属イオンとイオン交換等することによって、水を取り込みにくくなり、そのため粘土鉱物の膨潤性が低下することで、結果として粘性が低下して、分散性が向上するものと推測される。   The waste mud accelerator according to the present invention may further contain an inorganic salt as the B component together with the A component. By using an inorganic salt in combination, the dispersibility of the powder can be further increased. The reason is considered as follows. In other words, the clay mineral contained in the chopped powder has a layered shape, and when water is taken in between the layers, it swells and becomes viscous, but when an inorganic salt is added, the metal ion of the inorganic salt becomes the metal ion of the clay mineral. It is presumed that the ion exchange and the like makes it difficult for water to be taken in, and thus the swelling property of the clay mineral is reduced, resulting in a decrease in viscosity and an improvement in dispersibility.

無機塩としては、例えば、縮合リン酸塩、アルミン酸塩、ケイ酸塩、アルカリ金属やアルカリ土類の塩化物などが好ましいものとして挙げられる。これらはいずれか単独で用いても、2種以上混合して用いてもよい。   Preferred examples of the inorganic salt include condensed phosphates, aluminates, silicates, alkali metal chlorides and alkaline earth chlorides. Any of these may be used alone or in admixture of two or more.

縮合リン酸塩としては、二リン酸塩、三リン酸塩(トリポリリン酸塩)などのポリリン酸塩、トリメタリン酸塩、テトラメタリン酸塩などのメタリン酸塩、ウルトラリン酸塩が挙げられる。それらの塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩が好ましい。   Examples of the condensed phosphate include polyphosphates such as diphosphate and triphosphate (tripolyphosphate), metaphosphates such as trimetaphosphate and tetrametaphosphate, and ultraphosphate. As such salts, alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts are preferred.

アルミン酸塩としては、例えば、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウムなどのアルミン酸のアルカリ金属塩が挙げられ、その中でもアルミン酸ナトリウムが好ましい。   Examples of the aluminate include alkali metal salts of aluminate such as lithium aluminate, sodium aluminate, and potassium aluminate, among which sodium aluminate is preferable.

ケイ酸塩としては、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウムなどのメタケイ酸塩、オルトケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸カリウムなどのオルトケイ酸塩が挙げられる。   Examples of the silicate include metasilicates such as sodium metasilicate and potassium metasilicate, and orthosilicates such as sodium orthosilicate and potassium orthosilicate.

アルカリ金属やアルカリ土類金属の塩化物としては、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムなどが挙げられる。   Examples of alkali metal and alkaline earth metal chlorides include lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, and magnesium chloride.

本発明に係る排泥促進剤において、上記A成分の分散剤とB成分の無機塩との配合比A/Bは、特に限定されないが、重量比で、1/0〜1/4であることが好ましく、より好ましくは3/1〜1/3であり、更に好ましくは2/1〜1/2である。   In the waste mud accelerator according to the present invention, the blending ratio A / B of the dispersant of the component A and the inorganic salt of the component B is not particularly limited, but is 1/0 to 1/4 by weight ratio. Is preferable, more preferably 3/1 to 1/3, still more preferably 2/1 to 1/2.

本発明に係る排泥促進剤は、上記A成分及びB成分の他、本発明の効果を損なわない範囲で、消泡剤などの添加剤を適宜含有することができる。   The mud accelerator according to the present invention can appropriately contain additives such as an antifoaming agent as long as the effects of the present invention are not impaired, in addition to the A component and the B component.

以上よりなる排泥促進剤は、トンネル工事などにおいて地山に穿孔する際に孔からの排泥を促進するためのものであり、穿孔水に配合して用いられる限り、穿孔方法自体については特に限定されず、公知の穿孔方法に適用することができる。   The above mud accelerator is for promoting the mud from the hole when drilling in the natural ground in tunnel construction, etc. It is not limited and can be applied to a known drilling method.

すなわち、トンネル工事において地山に穿孔ドリルを使用してロックボルトやアンカーボルトの装着孔、火薬装填孔などを形成する際に、穿孔水に上記排泥促進剤を配合し、配合した穿孔水を掘削箇所に噴射しながら、穿孔ドリルにより穿孔すればよい。この種の穿孔に用いられる穿孔ドリルには、一般に、先端の穿孔ビット又はその近傍に穿孔水を噴射する噴射口が組み込まれているので、穿孔水を掘削箇所に噴射しながら穿孔ビッドにより地山に穿孔することができる。   That is, when tunnel drilling is used to form rock bolt and anchor bolt mounting holes, explosive loading holes, etc., in a natural ground in tunnel construction, the above-mentioned mud accelerator is blended into the drilling water, and the blended drilling water is added. Drilling with a drilling drill may be performed while spraying to the drilling site. A drilling drill used for this type of drilling generally has an injection port for injecting drilled water at or near the drill bit at the tip, so that the drill bit is used to spray the drilling water to the drilling site. Can be perforated.

図1は穿孔方法の一例を示すものであり、長尺鋼管フォアパイリング工法にかかるものである。この例では、穿孔装置は、穿孔ドリル(1)と、その先端にスイーベルジョイント(2)、パイプフォルダ(7)及びロッド(5)を介して取り付けられた穿孔ビット(6)と、穿孔ドリル(1)を支持するとともにロッド(5)、パイプフォルダ(7)及び長尺鋼管(8)を案内するガイドセル(9)とを備えてなる。スイーベルジョイント(2)には、穿孔水を供給する穿孔水供給装置が接続されており、穿孔水供給装置は、穿孔水タンク(10)と、圧送ポンプ(11)と、流量調整装置(12)とを備えてなる。   FIG. 1 shows an example of a drilling method, which is related to a long steel pipe fore-pyring method. In this example, the drilling device comprises a drilling drill (1), a drilling bit (6) attached to its tip via a swivel joint (2), a pipe folder (7) and a rod (5), and a drilling drill ( 1) and a guide cell (9) for supporting the rod (5), the pipe folder (7) and the long steel pipe (8). The swivel joint (2) is connected with a perforated water supply device for supplying perforated water. The perforated water supply device includes a perforated water tank (10), a pressure pump (11), and a flow rate adjusting device (12). And comprising.

長尺鋼管フォアパイリング工法では、トンネル掘削に先立って、トンネル外周にほぼ一定間隔で地山に複数(通常20〜30本程度)の穿孔を施し、先受材である直径100mm程度の長尺鋼管(8)を打設する。その際、排泥促進剤を配合した穿孔水は、穿孔水タンク(10)から圧送ポンプ(11)によって高圧で圧送され、スイーベルジョイント(2)を経てロッド(5)内に供給され、ロッド(5)先端の穿孔ビット(6)より噴射される。穿孔ビット(6)は、このように排泥促進剤が配合された穿孔水を噴射しながら、地山(20)に穿孔する。穿孔水に上記排泥促進剤が配合されていることにより、孔(21)からの排泥が促進され、穿孔スピードの向上や穿孔水の減量化等の穿孔効率を向上することができる。なお、図1に示した穿孔方法はあくまで一例にすぎず、本発明を限定するものではない。   In the long steel pipe fore-piling method, prior to tunnel excavation, a plurality of (usually about 20 to 30) holes are drilled in the natural ground at almost regular intervals on the outer periphery of the tunnel, and a long steel pipe having a diameter of about 100 mm, which is a receiving material. Place (8). At that time, the drill water containing the mud accelerator is pumped at a high pressure from the drill water tank (10) by the pump (11), supplied to the rod (5) through the swivel joint (2), and the rod ( 5) Sprayed from the drill bit (6) at the tip. The perforation bit (6) perforates the natural ground (20) while jetting the perforated water mixed with the mud accelerator. By blending the drainage accelerator with the drilling water, drainage from the holes (21) is promoted, and the drilling efficiency such as improvement of drilling speed and reduction of drilling water can be improved. The drilling method shown in FIG. 1 is merely an example and does not limit the present invention.

穿孔対象となる地山としては、粘土鉱物の少ない通常の地山でもよいが、粘土鉱物を多く含む粘性地山も対象とすることができ、上記排泥促進剤はかかる粘性地山の穿孔に特に好適に用いられる。上記のように、粘性地山においては水のみでは穿孔ビットへのくり粉の付着が大きく、またこれを除去しにくいのに対し、該排泥促進剤を配合しておくことで、くり粉の流動性が向上して、穿孔ビッドへの付着を抑え、孔からの排出を促進することができるからである。   A natural ground with few clay minerals may be used as a natural ground to be drilled, but a viscous ground with a high amount of clay minerals can also be targeted. Particularly preferably used. As described above, in viscous ground, water alone has a large amount of dust powder attached to the perforation bit, and it is difficult to remove it. This is because the fluidity is improved, the adhesion to the perforated bid can be suppressed, and the discharge from the hole can be promoted.

粘性地山としては、特に限定するものではないが、蛇紋岩、粘板岩、泥岩、頁岩、千枚岩、安山岩、火山灰質粘性土などからなる地山が挙げられる。特に、蛇紋岩からなる粘性地山に好適である。   The cohesive ground is not particularly limited, but includes natural ground made of serpentinite, slate, mudstone, shale, shale, andesite, volcanic ash clay. In particular, it is suitable for viscous grounds composed of serpentine.

穿孔水への排泥促進剤の配合濃度は、特に限定するものではないが、上記A成分の濃度で、0.5〜5重量%であることが好ましく、より好ましくは、1〜3重量%である。穿孔水としては、通常、水に上記排泥促進剤を添加し溶解させた水溶液が用いられるが、本発明の効果を損なわない範囲内で、排泥促進剤以外の他の添加剤を配合してもよい。   The blending concentration of the mud accelerator in the drilling water is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 5% by weight, more preferably 1 to 3% by weight in terms of the concentration of the component A. It is. As the perforated water, an aqueous solution in which the above-described waste mud accelerator is added and dissolved in water is usually used, but other additives other than the waste mud accelerator are blended within a range not impairing the effects of the present invention. May be.

また、穿孔時における穿孔水の供給量も、特に限定されず、穿孔対象となる地山の組成や、穿孔する孔の径などによって適宜設定することができ、例えば、毎分20〜200リットル程度とすることができる。   Moreover, the supply amount of the drilling water at the time of drilling is not particularly limited, and can be appropriately set according to the composition of the natural ground to be drilled, the diameter of the hole to be drilled, and the like, for example, about 20 to 200 liters per minute It can be.

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited to these Examples at all.

[実験室評価]
下記a〜qの薬剤について、地山の穿孔を想定した排泥促進効果を評価するために、実験室にて下記の泥土流動性評価試験を実施した。
[Laboratory evaluation]
The following mud fluid fluidity evaluation test was carried out in the laboratory in order to evaluate the mud accelerating effect assuming the drilling of natural ground for the chemicals a to q below.

・薬剤a:ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩(重量平均分子量=5,000)、第一工業製薬(株)製「ラベリンFHL」
・薬剤b:リグニンスルホン酸ナトリウム、日本製紙ケミカル(株)製「バニオールODP」
・薬剤c:スチレン−無水マレイン酸共重合体アンモニウム塩(重量平均分子量=5,500)、第一工業製薬(株)製「DKSディスコートN−10」
・薬剤d:ポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量=10,000)、第一工業製薬(株)製「シャロールAN−103P」
・薬剤e:上記cのスチレン−無水マレイン酸共重合体アンモニウム塩/トリポリリン酸ソーダ=5/5(重量比)
・薬剤f:上記cのスチレン−無水マレイン酸共重合体アンモニウム塩/塩化ナトリウム=5/5(重量比)
・薬剤g:上記cのスチレン−無水マレイン酸共重合体アンモニウム塩/メタケイ酸ナトリウム=5/5(重量比)
・薬剤h:上記aのナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩/トリポリリン酸ソーダ=5/5(重量比)
・薬剤i:上記aのナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩/塩化ナトリウム=5/5(重量比)
・薬剤j:上記aのナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩/メタケイ酸ナトリウム=5/5(重量比)
・薬剤k:上記aのナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩/アルミン酸ナトリウム=5/5(重量比)
・薬剤l:上記aのナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩/塩化マグネシウム=5/5(重量比)
・薬剤m:上記bのリグニンスルホン酸ナトリウム/トリポリリン酸ソーダ=5/5(重量比)
・薬剤n:上記bのリグニンスルホン酸ナトリウム/メタケイ酸ナトリウム=5/5(重量比)
・薬剤o:アクリル酸−メタクリル酸共重合体ナトリウム塩(重量平均分子量=10,000)、中部サイデン(株)製「バンスターS5」
・薬剤p:ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩(重量平均分子量=17,000)、第一工業製薬(株)製「セルフロー120」
・薬剤q:ポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量=1000,000)、日本触媒(株)製「アクアリックIH」
・薬剤r:ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、第一工業製薬(株)製「ハイテノール325L」
Drug a: Naphthalenesulfonic acid formalin condensate sodium salt (weight average molecular weight = 5,000), “Labelin FHL” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.
Drug b: sodium lignin sulfonate, “Vaniol ODP” manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.
Drug c: styrene-maleic anhydride copolymer ammonium salt (weight average molecular weight = 5,500), “DKS Discoat N-10” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.
Drug d: sodium polyacrylate (weight average molecular weight = 10,000), “Charol AN-103P” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.
Agent e: styrene-maleic anhydride copolymer ammonium salt of c above / sodium tripolyphosphate = 5/5 (weight ratio)
Drug f: styrene-maleic anhydride copolymer ammonium salt of c above / sodium chloride = 5/5 (weight ratio)
Agent g: styrene-maleic anhydride copolymer ammonium salt of c above / sodium metasilicate = 5/5 (weight ratio)
Drug h: Naphthalene sulfonic acid formalin condensate sodium salt of the above a / sodium tripolyphosphate = 5/5 (weight ratio)
Drug i: Naphthalenesulfonic acid formalin condensate sodium salt / sodium chloride = 5/5 (weight ratio)
Drug j: Naphthalenesulfonic acid formalin condensate sodium salt a / sodium metasilicate = 5/5 (weight ratio)
Drug k: Naphthalenesulfonic acid formalin condensate sodium salt of the above a / sodium aluminate = 5/5 (weight ratio)
Drug l: Naphthalenesulfonic acid formalin condensate sodium salt / magnesium chloride = 5/5 (weight ratio)
Drug m: sodium lignin sulfonate / sodium tripolyphosphate of b above = 5/5 (weight ratio)
-Drug n: sodium lignin sulfonate / sodium metasilicate of b above = 5/5 (weight ratio)
Agent o: acrylic acid-methacrylic acid copolymer sodium salt (weight average molecular weight = 10,000), “Bunster S5” manufactured by Chubu Seiden Co., Ltd.
Drug p: Naphthalenesulfonic acid formalin condensate sodium salt (weight average molecular weight = 17,000), “Cell Flow 120” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.
Drug q: sodium polyacrylate (weight average molecular weight = 1,000,000), “AQUALIC IH” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.
・ Drug r: Sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate, “Hitenol 325L” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.

・泥土流動性評価試験
蛇紋岩からなる地山を想定して北海道産蛇紋岩を粉砕した泥を対象泥土とし、該対象泥土30gを300mL容のポリ容器に量りとり、薬剤0.4g(純分)を添加した。これに水20gを添加して、ガラス棒で十分に混合し、ポリ容器を90°傾けたときに滑らかな流動性が得られる水量(最初に添加した20gを含む水量)を測定した。水は1gずつ追加しながら、その都度、上記流動性が得られるかどうかを評価した。なお、コントロールとして、薬剤を添加せずに井戸水をそのまま用いたものを比較試験例1とした。
・ Mud soil fluidity evaluation test Assuming a natural mountain made of serpentine, mud obtained by pulverizing Hokkaido serpentinite is taken as the target mud, and 30 g of the target mud is weighed into a 300 mL plastic container and 0.4 g of drug (pure content) ) Was added. 20 g of water was added thereto and mixed well with a glass rod, and the amount of water (amount of water including 20 g added first) at which smooth fluidity was obtained when the plastic container was tilted 90 ° was measured. While adding 1 g of water, it was evaluated whether the above fluidity was obtained each time. As a control, Comparative Test Example 1 was prepared by using well water as it was without adding any chemicals.

結果は表1に示す通りであり、薬剤a〜pを用いた試験例1〜16であると、コントロールである比較試験例1に比べて、滑らかな流動性が得られるまでの水量が少なく、排泥促進効果が期待できるものであった。   The results are as shown in Table 1, and in the case of Test Examples 1 to 16 using the drugs a to p, the amount of water until smooth fluidity is obtained is small compared to Comparative Test Example 1 as a control, The effect of promoting mud drainage was expected.

これに対し、比較試験例2では、35gの水量で一応の流動性は得られたものの、粘性が高いため、試験例1〜16のような滑らかな流動性は得られなかった。また、比較試験例3では、32gの水量で一応の流動性は得られたものの、泡立ちの大きいものであった。よって、比較試験例2及び3ともに、粘性地山に対する泥土流動性に劣るものであった。

Figure 0005570780
On the other hand, in Comparative Test Example 2, although fluidity was temporarily obtained with an amount of water of 35 g, smooth fluidity as in Test Examples 1 to 16 was not obtained because of high viscosity. In Comparative Test Example 3, a temporary fluidity was obtained with an amount of water of 32 g, but the foaming was large. Therefore, both the comparative test examples 2 and 3 were inferior to the mud fluidity with respect to the viscous ground.
Figure 0005570780

[穿孔試験評価]
北海道地区の蛇紋岩からなる地山に対し、穿孔機として古河ロックドリル(株)製の油圧ドリフタ「HD190」を用いて、1本当たり直径125mm×深さ12.5mの穿孔を行った。穿孔では、穿孔水として、井戸水に下記表2に示す薬剤(詳細は上記実験室評価と同じ。)を同表に記載の濃度にて配合したものを用いた。穿孔水の供給量は毎分65リットルとして、1本の穿孔に要した時間(穿孔時間)と水量(穿孔水量)を測定し、表2に結果を示した。穿孔時間と穿孔水量は2本穿孔したときの平均値である。なお、比較例1では、井戸水に薬剤を添加せずにそのまま穿孔水として用いた。
[Perforation test evaluation]
Using a hydraulic drifter “HD190” manufactured by Furukawa Rock Drill Co., Ltd. as a drilling machine, a drill with a diameter of 125 mm and a depth of 12.5 m was drilled in a natural ground made of serpentine in the Hokkaido area. In the perforation, the well water was blended with chemicals shown in the following Table 2 (details are the same as those in the laboratory evaluation) at the concentrations shown in the same table. The amount of perforated water supplied was 65 liters per minute, and the time required for one perforation (perforation time) and the amount of water (perforated water amount) were measured. Table 2 shows the results. The drilling time and the amount of drilling water are average values when two drills are drilled. In Comparative Example 1, the well water was used as perforated water without adding any chemicals.

表2に示されたように、実施例1〜7であると、穿孔水として井戸水をそのまま使用した比較例1に対し、穿孔時間が大幅に短縮され、穿孔水量を減量することができた。一般にトンネル工事では、一回のトンネル掘削に先立つ穿孔を上記のように通常20〜30本行うことからすると、このように1本当たり6〜10分間程度短縮できることは、全体の作業時間の大幅な短縮に繋がる。また、これら実施例1〜7及び比較例1の関係は、実験室評価の上記試験例1〜7及び比較試験例1と略相関していることから、実験室評価において試験例1〜7と同等の結果が得られた試験例8〜16についても、実際の穿孔で実施例1〜7と同等の排泥促進効果が期待でき、逆に、実験室評価において泥土流動性に劣っていた比較試験例2,3では、実際の穿孔での排泥促進効果が期待できないことは明らかである。

Figure 0005570780
As shown in Table 2, in Examples 1 to 7, the drilling time was significantly shortened and the drilling water amount was reduced compared to Comparative Example 1 in which the well water was used as the drilling water as it was. Generally, in tunnel construction, if 20 to 30 drills are normally performed prior to one tunnel excavation as described above, it can be shortened by about 6 to 10 minutes as described above. It leads to shortening. Moreover, since the relationship between Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 is substantially correlated with the above-described Test Examples 1 to 7 and Comparative Test Example 1 of laboratory evaluation, As for Test Examples 8 to 16 in which equivalent results were obtained, it was possible to expect an effect of promoting mud drainage equivalent to that of Examples 1 to 7 by actual drilling, and conversely, in comparison with the inferior mud fluidity in the laboratory evaluation. In Test Examples 2 and 3, it is clear that the effect of promoting mud draining in actual drilling cannot be expected.
Figure 0005570780

本発明は、例えばトンネル工事において地山(特に粘性地山)に穿孔ドリルを使用してロックボルトやアンカーボルトの装着孔、火薬装填孔を装填する際に、くり粉の排出効率を向上するために好適に利用することができる。   The present invention is to improve the efficiency of discharging dust when a rock drill or anchor bolt mounting hole or gunpowder loading hole is loaded into a natural ground (especially a viscous natural ground) using a drilling drill in tunnel construction, for example. Can be suitably used.

1…穿孔ドリル、2…スイーベルジョイント、5…ロッド、6…穿孔ビット、7…パイプフォルダ、8…長尺鋼管、9…ガイドセル、10…穿孔水タンク、11…圧送ポンプ、12…流量調整装置、20…地山、21…孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drilling drill, 2 ... Swivel joint, 5 ... Rod, 6 ... Drilling bit, 7 ... Pipe folder, 8 ... Long steel pipe, 9 ... Guide cell, 10 ... Drilling water tank, 11 ... Pressure pump, 12 ... Flow control Device, 20 ... earth, 21 ... hole

Claims (3)

地山に穿孔する際に穿孔水に配合することで孔からの排泥を促進するための排泥促進剤であって、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩を含有する排泥促進剤。 An exhaust mud accelerator containing a naphthalenesulfonic acid formalin condensate salt , which is a mud accelerator for promoting exhaust mud from a hole by blending with drilled water when drilling in a natural ground. 無機塩を更に含有する請求項1記載の排泥促進剤。   The waste mud accelerator according to claim 1, further comprising an inorganic salt. 穿孔ドリルを用いて地山に穿孔する穿孔方法であって、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩を含む排泥促進剤を穿孔水に配合し、配合した穿孔水を噴射しながら穿孔ドリルにより穿孔することを特徴とする地山の穿孔方法。 A drilling method for drilling in natural ground using a drill drill, in which a mud accelerator containing naphthalene sulfonic acid formalin condensate is blended with drilled water, and drilling with the drill drill while injecting the drilled drilled water A natural drilling method characterized by
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